Moderne Herleitung der elektromagnetischen Strahlung

  • Hallo an alle Interessierte der Antennengrundlagen,


    ich habe, wie schon viele vor mir in diesen Forum, versucht zu verstehen, was die Ursache für die elektromagnetische Strahlung einer Antenne ist und wie die Wellenablösung vom Dipol (oder anderen Antennenformen) funktioniert.


    Die Standartantwort der Akademiker ist: Das steht in den Maxwellschen Gleichungen!
    Also habe ich versucht diese Gleichungen zu verstehen und meine Antworten zu finden. Ich mußte feststellen, dass die Gleichungen die Felder um die Antenne richtig und vollständig beschreiben, aber kein Antwort nach dem "Wieso?" geben.
    Außerdem ist die mathematische Beschreibung derart mit komplizierten Funktionen, Operationen und Hilfskonstrukten (z.B. Verschiebungsstrom, Vektorpotential, retardierte Felder...) überfrachtet, daß für mich kein "Roter Faden" erkennbar war.


    Als ich schon dachte, ich würde das nie begreifen, stolperte ich über den genialen Aufsatz "Magnetism, Radiation, and Relativity" von Daniel V. Schroeder 1999 (Physik Prof. an der Weber State University) http://physics.weber.edu/schroeder/mrr/MRR.html . Die Darstellung der Zusammenhänge finde ich didaktisch so super, dass ich Euch dies weitergeben möchte. Das Haar in der Suppe ist leider, dass ich keine deutsche Übersetzung habe.


    Als Einführung in die Relativitätstheorie (die man am Anfang braucht, um die Raumkontraktion zu begreífen) empfehle ich diese Seite: http://www.relativitaetsprinzip.info/


    Und wenn man sich gedanklich in die Theorie vertieft hat, dann empfehle ich die Visualisierung auf dieser Seite: http://web.mit.edu/8.02t/www/8…lizations/light/index.htm


    Nachdem ich meinen "Roten Faden" für das Thema gefunden habe, stellt sich die Frage, warum in der schulischen Bildung eigentlich immer zuerst die Maxwellschen Gleichungen für den Einstieg in das Thema und für alle Begründungen benutzt werden. Dies halte ich für antiquiert und didaktisch völlig falsch.
    Zumal es sich bei der Beschreibung nach Maxwell -> Heaviside -> Hertz (zwischen 1865 und 1888 ) um eine rein phänomenologische Beschreibung handelt, die keinen Bezug zur Teilchenphysik kennt.
    Die Moderne Physik (Entdeckung des Elektron 1897 durch Thomson) (spezielle Relativitätstheorie 1905 durch Einstein) legte erst später den Grundstein für ein tieferes Veständnis der Zusammenhänge von bewegten Ladungsträgern und deren Feldern.
    Nur hat dies einen so schleppenden Einzug in die Bildung gehalten, dass es mir unbegreiflich ist.
    Es wird immer noch versucht mit den Methoden des 18. Jahrhunderts die Grundlagen zu vermitteln, die schon längst durch Erkenntnisse des 19. Jahrhunderts verändert und ergänzt wurden.
    Die Erkenntnisse, die Schöder benutzt, sind immerhin auch schon von Purcell in den 1960-ern aufgeschrieben worden. Kommen die Erkenntnisse bei uns in Deutschland nicht an, weil diese in englischer Sprache publiziert wurden?


    Aber vielleicht wird es ja noch.


    73, Ralf

  • Hallo Ralf,


    ... die Maxwell Gleichungen sind so schlecht nicht, man muss allerdings schon eine Menge Mathematik verstehen (mehr als man jemals in der Schule lernt), selbst Ingenieure tun sich schwer damit. Allerdings sind die Maxwell-Gleichungen flexibel und wenn man versteht wie sie im Einzelfall zu vereinfachen sind taugen sie auch zu was (z.B. für Berechnungen von Antennen). In Ihrer Allgemeinheit sind die M-Gleichungen quasi unbrauchbar. Die Mathematik dahinter ist heftig und für das Verständnis nicht brauchbar.


    Die M-Gleichungen kann man in Stoffgleichungen , etc. gruppieren und Anteile für den statischen Fall (soweit ich mich errinnere). Maxwell hat halt alles zusammenaddiert und in ein System von Differential-Gleichungen gepackt.


    Ähnliches gibt es auch in der Aerodynamik ...


    Ist was für Physiker und Leute mit Doktortitel (nicht unbedingt Dr. med.!) oder so ...


    Sich da selbst reinzuwühlen für unweigerlich zu psychischen Störungen (z.B. Autismus, ...).



    73 de Günter
    dl5sdc

  • >Ist was für Physiker und Leute mit Doktortitel (nicht unbedingt Dr. med.!) oder so ...
    >Sich da selbst reinzuwühlen für unweigerlich zu psychischen Störungen (z.B. Autismus, >...).


    Hallo Günter,


    in der Tat hatten wir im qrl solch einen Fall. Der om versuchte mit Gewalt und ohne
    entsprechende mathematische Vorbildung das o.g. Thema zu beherrschen.
    Ergebnis: Mehrfacher Aufenthalt in der "Klapse".


    Bevor man ihm nacheifert, sollte man seine eigenen Grenzen erkennen.


    73 Olaf, DL7VHF