• Welche modernen Technologien, die wir täglich verwenden, haben wir Maxwell zu verdanken?
  • Was ist eine elektromagnetische Welle?
  • Wieso könnte ich ohne die Maxwellgleichungen diesen Artikel gar nicht lesen?
  • Das Licht wurde ja nicht durch den Menschen "erfunden" - können wir es aber dank Maxwell besser verstehen?

 

Wer braucht denn bitte die Maxwellgleichungen?

Stell dir vor: Du hast gerade das top Bild auf Snapchat eingefangen und willst es nun mit all deinen Snap-Freunden teilen. Doch dann merkst du, dass der wohl gefürchtetste Super-GAU jedes Teenagers eingetreten ist: "Kein Netz" steht am iPhone...

Wie kam eigentlich dieser Artikel zu dir? Über WLAN oder über das Handynetz? Was brauchst du, oder besser - was brauchen deine Augen (sofern du ihn nicht mittels Braille oder Audioausgabe 'liest') um ihn zu lesen? Licht?

Warum frag ich das? Hier soll es ja um die Maxwell'schen Gleichungen gehen, oder? JA!

Vor mehr als 150 Jahren hat der schottische Physiker James Clerk Maxwell (1831 - 1879) die Grundlage unserer modernen Gesellschaft gelegt. Er fand heraus, dass sich elektrische und magnetische Erscheinungen mit wenigen Gleichungen (Maxwell'sche Gleichungen) beschreiben lassen. Er sagte damit die Existenz elektromagnetischer Wellen voraus, die dann 1887 von seinem Schüler, dem deutschen Physiker Heinrich Hertz, experimentell bestätigt wurden. Und eben jene elektromagnetischen Wellen sind unter anderem dafür verantwortlich, dass wir ein Mobilfunknetz als selbstverständlich ansehen.

Ohne Maxwell hätten wir kein Snapchat, kein mobiles Internet, kein Fernsehen, kein Radio, kein Bluetooth, ... Wir würden weiterhin mit Wählscheibe und Telefonzelle telefonieren - kein WhatsApp, keine Katzenbilder, kein "Bibi's Beauty Palace" (das wäre vielleicht kein größer Verlust...), NICHTS!

"Die Maxwell'schen Gleichungen sind DIE Grundlage ALLER hochfrequenten elektromagnetischen Vorgänge"
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Insgesamt brachte Maxwell vier Gleichungen zu Papier. (Genau genommen waren es mehr als zwölf, da man damals noch keine Vektorrechnung kannte - Oliver Heaviside brachte die Gleichungen dann in die heutige vierzeilige Form.) Man könnte die vier Gleichungen vereinfacht so zusammenzufassen:

  • Elektrische und magnetische Felder bewegen elektrische Ladungen.
  • Elektrische Ladungen erzeugen elektrische Felder, es gibt jedoch keine magnetischen Ladungen. Änderungen des magnetischen Feldes verursachen elektrische Felder, und umgekehrt.

 

Elektromagnetische Wellen entstehen also dadurch, dass sich ändernde elektrische und magnetische Felder mit Lichtgeschwindigkeit im Raum ausbreiten.

Diese elektromagnetischen Wellen sind nichts anderes als Licht, WLAN, GPS, Röntgenstrahlen und vieles mehr.

Recherchiere: Was ist Licht? Warum gibt es unterschiedliche Farben?

Um die vier Maxwell'schen Gleichungen (genau genommen sind es partielle Differentialgleichungen) unter die Lupe nehmen zu können, müssen wir einen Ausflug in die Mathematik machen. Im nächsten Kapitel gibt es eine Wiederholung der Vektoranalysis - Yippiee!!

 

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