Magnetostatische Feldgleichungen: Unterschied zwischen den Versionen

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<noinclude>{{Scripthinweis|Elektrodynamik|2|3}}</noinclude>
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Sie gelten auch in quasistaischer Näherung: Die zeitliche Änderung muss viel kleiner sein als die räumliche!!
Sie gelten auch in {{FB|quasistaischer Näherung}}: Die zeitliche Änderung muss viel kleiner sein als die räumliche!!


Mit dem Vektorpotenzial
Mit dem {{FB|Vektorpotenzial}}


:<math>\bar{A}(\bar{r})=\frac{{{\mu }_{0}}}{4\pi }\int_{{{R}^{3}}}^{{}}{{}}{{d}^{3}}r\acute{\ }\frac{\bar{j}(\bar{r}\acute{\ })}{\left| \bar{r}-\bar{r}\acute{\ } \right|}</math>
:<math>\bar{A}(\bar{r})=\frac{{{\mu }_{0}}}{4\pi }\int_{{{R}^{3}}}^{{}}{{}}{{d}^{3}}r\acute{\ }\frac{\bar{j}(\bar{r}\acute{\ })}{\left| \bar{r}-\bar{r}\acute{\ } \right|}</math>
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Welches nicht eindeutig ist, sondern beliebig gemäß
Welches nicht eindeutig ist, sondern beliebig gemäß
:<math>\bar{A}(\bar{r})\to \bar{A}+\nabla \Psi </math>
:<math>\bar{A}(\bar{r})\to \bar{A}+\nabla \Psi </math>
umgeeicht werden kann.
umgeeicht werden kann.(<math>\Psi (\bar{r})</math> beliebig möglich, da <math>\nabla \times \nabla \Psi =0</math>)
(
:<math>\Psi (\bar{r})</math>
beliebig möglich, da
:<math>\nabla \times \nabla \Psi =0</math>)




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:<math>div(rot\bar{A}(\bar{r}))=0</math>
:<math>div(rot\bar{A}(\bar{r}))=0</math>


es gibt keine Quellen der magnetischen Induktion (es existieren keine "magnetischen Ladungen".
es gibt '''keine Quellen der magnetischen Induktion''' (es existieren keine "magnetischen Ladungen".


Aber: Magnetische Monopole wurden 1936 von Dirac postuliert, um die Quantelung der Ladung zu erklären. (aus der quantenmechanischen Quantisierung des Drehimpulses!)
Aber: {{FB|Magnetische Monopole}} wurden 1936 von Dirac postuliert, um die Quantelung der Ladung zu erklären. (aus der quantenmechanischen Quantisierung des Drehimpulses!)
Dies wurde durch die vereinheitlichte Feldtheori4e wieder aufgenommen!
Dies wurde durch die vereinheitlichte Feldtheori4e wieder aufgenommen!
Es wurden extrem schwere magnetische Monopole postuliert, die beim Urknall in den ersten
Es wurden extrem schwere magnetische Monopole postuliert, die beim Urknall in den ersten <math>{{10}^{-35}}s</math> erzeugt worden sein sollen.
:<math>{{10}^{-35}}s</math>
erzeugt worden sein sollen.


Sehr umstritten ist ein angeblicher experimenteller Nachweis von 1982 (Spektrum der Wissenschaft, Juni 1982, S. 78 ff.)
Sehr umstritten ist ein angeblicher experimenteller Nachweis von 1982 (Spektrum der Wissenschaft, Juni 1982, S. 78 ff.)
'''Der Zusammenhang zwischen'''
'''Der Zusammenhang zwischen''' <math>\bar{B}(\bar{r})</math> und <math>\bar{j}(\bar{r})</math>:


:<math>\bar{B}(\bar{r})</math> und <math>\bar{j}(\bar{r})</math>
:


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Wobei die verwendete Kontinuitätsgleichung natürlich nur für statische Ladungsverteilungen gilt!
Wobei die verwendete {{FB|Kontinuitätsgleichung}} natürlich nur für statische Ladungsverteilungen gilt!


Im Allgemeinen Fall gilt dagegen:
Im Allgemeinen Fall gilt dagegen:
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Mit dem Gaußschen Satz.
Mit dem {{FB|Gaußschen Satz}}.
Wenn das Potenzial jedoch ins unendliche hinreichend rasch abfällt, so gilt:
Wenn das Potenzial jedoch ins unendliche hinreichend rasch abfällt, so gilt:


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Dies ist die differenzielle Form des Ampereschen Gesetzes
Dies ist die differenzielle Form des {{FB|Ampereschen Gesetzes}}.
 
Die Ströme sind die Wirbel der magnetischen Induktion!!
Die Ströme sind die Wirbel der magnetischen Induktion!!


Integration über eine Fläche F mit Rand
Integration über eine Fläche F mit Rand <math>\partial F</math> liefert die Intgralform:
:<math>\partial F</math>
liefert die Intgralform:


:<math>\begin{align}
:<math>\begin{align}
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Mit dem Satz von Stokes
Mit dem {{FB|Satz von Stokes}}
Das sogenannte Durchflutungsgesetz!
Das sogenannte {{FB|Durchflutungsgesetz}}!


<u>'''Zusammenfassung:'''</u>
==Zusammenfassung==


<u>'''Magnetostatik:'''</u>
===Magnetostatik===


:<math>div\bar{B}=0\Leftrightarrow \bar{B}=rot\bar{A}</math>
:<math>div\bar{B}=0\Leftrightarrow \bar{B}=rot\bar{A}</math> (quellenfreiheit)
(quellenfreiheit)


:<math>\begin{align}
:<math>\begin{align}
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Gilt jedoch nur im Falle der Coulomb- Eichung:
Gilt jedoch nur im Falle der {{FB|Coulomb-Eichung}}:


:<math>\nabla \cdot \bar{A}=0</math>
:<math>\nabla \cdot \bar{A}=0</math>
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<u>'''Elektrostatik:'''</u>
===Elektrostatik===


:<math>rot\bar{E}=0\Leftrightarrow \bar{E}=-\nabla \Phi </math>
:<math>rot\bar{E}=0\Leftrightarrow \bar{E}=-\nabla \Phi </math> (Wirbelfreiheit)
(Wirbelfreiheit)


:<math>\begin{align}
:<math>\begin{align}
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:<math>\Rightarrow \Delta \Phi =-\frac{1}{{{\varepsilon }_{0}}}\rho \left( {\bar{r}} \right)</math>
:<math>\Rightarrow \Delta \Phi =-\frac{1}{{{\varepsilon }_{0}}}\rho \left( {\bar{r}} \right)</math>
(Poissongleichung)
({{FB|Poissongleichung}})

Version vom 16. September 2010, 12:03 Uhr




Sie gelten auch in quasistaischer Näherung: Die zeitliche Änderung muss viel kleiner sein als die räumliche!!

Mit dem Vektorpotenzial

Welches nicht eindeutig ist, sondern beliebig gemäß

umgeeicht werden kann.( beliebig möglich, da )


Mit diesem Vektorpotenzial also kann man schreiben:

Beweis:

Folgende Aussagen sind äquivalent: Es existiert ein Vektorpotenzial mit

Beweis:

es gibt keine Quellen der magnetischen Induktion (es existieren keine "magnetischen Ladungen".

Aber: Magnetische Monopole wurden 1936 von Dirac postuliert, um die Quantelung der Ladung zu erklären. (aus der quantenmechanischen Quantisierung des Drehimpulses!) Dies wurde durch die vereinheitlichte Feldtheori4e wieder aufgenommen! Es wurden extrem schwere magnetische Monopole postuliert, die beim Urknall in den ersten erzeugt worden sein sollen.

Sehr umstritten ist ein angeblicher experimenteller Nachweis von 1982 (Spektrum der Wissenschaft, Juni 1982, S. 78 ff.) Der Zusammenhang zwischen und :


Wobei die verwendete Kontinuitätsgleichung natürlich nur für statische Ladungsverteilungen gilt!

Im Allgemeinen Fall gilt dagegen:

Mit dem Gaußschen Satz. Wenn das Potenzial jedoch ins unendliche hinreichend rasch abfällt, so gilt:

Also:

Also:

Auf der anderen Seite ergibt sich ganz einfach

wegen

Also:

Für stationäre Ströme, die gerade bei stationären Ladungsverteilungen vorliegen, folgt:

Dies ist die differenzielle Form des Ampereschen Gesetzes.

Die Ströme sind die Wirbel der magnetischen Induktion!!

Integration über eine Fläche F mit Rand liefert die Intgralform:

Mit dem Satz von Stokes Das sogenannte Durchflutungsgesetz!

Zusammenfassung

Magnetostatik

(quellenfreiheit)

Gilt jedoch nur im Falle der Coulomb-Eichung:

Dies geschieht durch die Umeichung

Elektrostatik

(Wirbelfreiheit)

differenzielle Form / integrale Form

(Poissongleichung)