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Visualisierung von Feldlinien bewegter Ladungsträger

Im Jahr 1924 veröffentlichte Leigh Page eine Emissiontheorie des Elektro-Magnetismus. Ein wesentliches Element dieser Theorie sind sogenannte "moving elements" die von geladenen Teilchen in alle Richtung mit Lichtgeschwindigkeit ausgesandt werden. Diese "moving elements"" sind von rein kinematischer Natur,d.h. sie besitzen keine Energie und keinen Impuls. Bei bewegten Ladungsträger erhalten diejenigen "moving elements" eine besondere Bedeutung, die unter einem gleichen Winkel ausgestrahlt werden. Deren Ort stimmt zu jedem Zeitpunkt mit den Kraftlinien bzw. Feldlinien überein, die üblicherweise zu Kennzeichnung der Stärke und Symmetrie des Coulomb-Feldes in der Umgebung von Ladungsträgern herangezogen werden. Auf der Grundlage dieser Idee von mit Lichtgeschwindigkeit ausgesandten "Teichen", bei deren Bestimmung relativistische Effekte berücksichtigt werden, läßt sich ein Algorithmus entwickeln mit dessen Hilfe Prozesse im Zusammenhang mit der Elektromagnetischen Induktion visualisieren. Im Berkeley Physikkurs werden aus Seite 118 ff solche Anwendungen beschreiben. Das betreffende Programm wurde am IPN-Kiel entwickelt. Kontaktadresse für weitere Informationen: Hermann Härtel<>

Videos zu bewegten Ladungsträgern in unterschiedlichen Bewegungszuständen:

1.Feldlinien eines sich schnell bewegenden Ladungsträgers
Ein zunächst ruhendes geladenes Teilchen wird kurzzeitig beschleunigt und bewegt sich danach in x-Richtung mit v = 0,6c. Bei der Berechnung der gezeigten Feldlinien wird die endliche Ausbreitungsgeschwindigkeit der Inormation über den jeweiligen Ort des Teichens berücksichtigt. (Emissionstheorie von Leigh Page)
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2. Bremsstrahlung
Ein negativ geladenes Teilchen wird durch ein positiv geladenes Teilchen beim Vorbeiflug abgelenkt.
Bei der Berechnung der gezeigten Feldlinien wird die endliche Ausbreitungsgeschwindigkeit der Information bezüglich des jeweiligen Ortes des Teilchens berücksichtigt. Somit wird die Strahlung sichtbar, die dem abgelenkten Teilchen vorauseilt, die sog. Bremsstrahlung.
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3. Cyclotron-Strahlung
Für einen schnell rotierenden Ladungsträger werden zunächst die klassischen Feldlinien gezeigt.
Danach werden Feldlinien gezeigt, die auf der Basis der Emissionstheorie von Leigh Page berechnet wurden. Unter Berücksichtigung der endlichen Ausbreitung von Information ausgehend vom jeweiligen Ort des Teilchens wird die Entstehung der Cyclotronstrahlung deutlich.
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4. Rotierendes geladenes Teilchen
Für einen relativ langsam rotierenden Ladungsträger werden zunächst die klassischen Feldlinien gezeigt (vbahn= 0,2c). Danach werden Feldlinien gezeigt, die auf der Basis der Emissionstheorie von Leigh Page berechnet wurden. Unter Berücksichtigung der endlichen Ausbreitung von Information über den jeweiligen Ort des Teilchens werden vor allem Retardierungseffekte deutlich.
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5. Feldlinien eines oszillierenen Ladungsträgers in 2D
Für ein schwingendes geladenes Teilchen werden zunächst in der üblichen klassischen Form zugehörige Feldlinie gezeigt. (Darstellung in 2 Dimensionen) Danach werden Feldlinien auf der Basis der Emissiontsheorie von Leigh Page gezeigt, wobei retardierende Effekte sowie die relativistische Veränderung des Coulomb-Feldes sichtbar werden. Maximale Geschwindigkeit v(max)= 0,34 c
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6. Feldlinien eines oszillierenen Ladungsträgers in 3D
Für ein schwingendes geladenes Teilchen werden zunächst in der üblichen klassischen Form zugehörige Feldlinie gezeigt.(Darstellung in 3 Dimensionen)
Danach werden Feldlinien auf der Basis der Emissiontheorie von Leigh Page gezeigt, wobei vor allem retardierende Effekte sichtbar werden. Maximale Geschwindigkeit v(max)= 0,75 c
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7. Feldlinien eines mit hoher Frequenz oszillierenden Ladungsträgers
Für ein mit hoher Frequenz oscillierendes geladenesTeilchen werden zunächst Feldlinie in der üblichen klassischen Form gezeigt. Die danach gezeigten Feldlinien wurden auf der Basis der Emissiontsheorie von Leigh Page berechnet. Dabei werden vor allem retardierende Effekte sichtbar . Maximale Geschwindigkeit v(max)= 0,75 c
Maximum speed vmax= 0,54 c
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