Warum E und B Feld (Maxwell, EM-Welle)?
Es gibt doch die beiden Feldstärken E (elektrische) und H (magnetische) und die beiden zugehörigen Flussdichten D (elektrische) und B (magnetische), die auch jeweils die Materialabhängigkeiten (ϵ und μ) berücksichtigen:
(vektorielle Größen)
Nun Frage ich mich jedoch, warum in der historischen "Grundform" der Maxwell Gleichungen meist E und B verwendet werden und nicht die beiden Feldstärken E und H oder die beiden Flussdichten D und B, die dann auch in Materie gelten.
Stattdessen nutzt man die elektrische Feldstärke, aber die magnetische Flussdichte.
Mir ist bewusst, dass man dies auch durch Einsetzen und Unformen erreichen kann, aber in fast jeder Fachliteratur findet man die "historisch entstandene" Kombination, wie es dort oft heißt.
Auch wenn man über elektromagnetische Wellen spricht, nutzt man zur Beschreibung fast immer E und B. "E und B stehen senkrecht aufeinander und senkrecht zur Ausbreitungsrichtung".
Wenn jemand eine tiefgreifende Erklärung hat (ich habe schon oft schwammig gehört "liegt an der historischen Entdeckung...", würde ich mich über eine ausführliche Antwort freuen.
3 Antworten
Du musst richtig lesen: es gibt die Maxwellgleichungen fürs Vakuum und dann natürlich die fürs Vorhandensein von magnetisierbarer und/oder polarisierbarer Materie. Gibt es z.B. keine polarisierbare Materie, braucht man auch kein D-Feld und umgekehrt für keine magnetisierbare Materie kein H-Feld!
Okay, vielleicht eine andere Formulierung. Das war nicht ganz eindeutig. Wenn du keine freien elektrischen Ladungen hast, dann brauchst du auch kein D-Feld. Das verhält sich analog mit dem H-Feld. Wenn du nicht im Vakuum bist, musst du ja zum B-Feld, auch die magnetisierung M der Materie berücksichtigen. Dann ist B = mu H + M. B und E versteht man als totale Felder und D und H als freie.
Natürlich muss der Faktor mu auch ans M, also mu (H + M)
Wenn dir E bekannt ist, dann ist dir auch gleichzeitig Betrag, Richtung und Phase von B bekannt.
Außerdem ist bei polarisierten EM-Wellen die Richtung der Polarisation = Richtung des E-Vektors.
Vielleicht liegt es daran.
Wenn man von den Potentialen her kommt, landet man bei E und B.
-▽φ=E▽⨯A=B
"keine polarisierbare Materie, braucht man auch kein D-Feld", Haken dran, verstehe ich.
"für keine magnetisierbare Materie kein H-Feld", gemeint ist dann aber doch eher kein B-Feld? Denn B = H⋅μ.
Das erklärt mir trotzdem nicht die Wahl von E (keine polarisierbare Materie) und B (magnetisierbare Materie) im Zusammenhand von elektromagnetischen Wellen.
Würde ich die Materie berücksichtigen wollen, wären D und B die logische Wahl für mich. Im Vakuum dahingegen E und H.
Dem ist aber scheinbar nicht so, denn die gängige Schreibweise ist wie eingangs schon erläutert E und B. Meine Frage, warum das so ist, bleibt daher leider noch im Raum stehen.
Trotzdem Danke für das Feedback.