• Das Induktionsgesetz
  • Durchflutungsgesetz
  • Feldgesetze

 

Diese nächsten zwei Gleichungen werden auch als Feldgesetze bezeichnet, da sie zeitlich verändernde Felder behandeln.

 

Das sogenannte Induktionsgesetz wurde von Michael Faraday im Labor entdeckt und ist die

Dritte Maxwell'sche Gleichung

Aus den Experimenten von Faraday wissen wir, das ein sich änderndes magnetisches Feld ein elektrisches Feld erzeugen kann. Das elektrische Feld umschließt dabei das Magnetfeld (man spricht dabei auch von Rotation):

EundB Feld

Diese "Verwirbelung" oder Rotation des Elektrisches Feld Feldes hat also etwas mit der Änderung des B Feldes zu tun. Das Induktionsgesetz besagt, dass die Rotation des elektrischen Feldes gleich der zeitlichen Änderung des Magnetfeldes ist und diese Änderung der Rotation entgegen wirkt (d.h. ein Minus-Vorzeichen kommt ins Spiel, siehe Lenz'sche Regel):

Induktionsgesetz

Jedes zeitlich veränderliche Magnetfeld ist von geschlossenen Feldlinien umgeben.

Man kann die Experimente von Faraday leicht wiederholen, in dem man eine Leiterschleife mit einem Stabmagneten zusammen bringt. Dabei ergeben sich zwei Möglichkeiten:

  • Die Leiterschleife bewegt sich in einem festen Magnetfeld oder
  • Die Leiterschleife ist fest und das Magnetfeld ändert sich.

 

Vierte Maxwell'sche Gleichung 

Das Durchflutungsgesetz (auch Ampèrsches Gesetz) wurde von André-Marie Ampère entdeckt und beschreibt wie elektrische Ströme magnetische Felder erzeugen.

 rot B = mu0 J  

Maxwell bemerkte, dass dieses Gesetz nicht vollständig ist und entwickelte das Konzept des Verschiebungsstromes

Der Verschiebungsstrom ist jener Teil des elektrischen Stromes, welcher durch die zeitliche Änderung des elektrischen Flusses ($\vec{E}$) gegeben ist.

Damit stellte Maxwell eine allgemeingültige Form des Durchflutungsgesetzes, die 4. Maxwellgleichung, auf:

$\nabla \times \vec{B} = \mu_{0} (\vec{J} + \varepsilon_{0} \frac{\partial \vec{E}}{\partial t})$

Der Ausdruck Verschiebungsstrom bezeichnet den Verschiebungsstrom. Die dielektrische Leitfähigkeit ($\varepsilon_{0}$) beschreibt die Eigenschaft eines Materials zur Leitung des elektrischen Flusses ($\vec{E}$). Deshalb fließt der Verschiebungsstrom vor allem in Materialien mit guter dielektrischer und schlechter elektrischer Leitfähigkeit (Isolatoren).

 

Jeder elektrische Strom ist von geschlossenen magnetischen Feldlinien umgeben.

 

 

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