{"id":47422,"date":"2022-09-29T05:44:18","date_gmt":"2022-09-29T05:44:18","guid":{"rendered":"https:\/\/www.dewetron.com\/news\/elektrodynamik-die-physik-hinter-elektrotechnik\/"},"modified":"2025-02-03T15:21:16","modified_gmt":"2025-02-03T15:21:16","slug":"elektrodynamik-die-physik-hinter-elektrotechnik","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.dewetron.com\/de\/news\/elektrodynamik-die-physik-hinter-elektrotechnik\/","title":{"rendered":"Elektrodynamik \u2013 Die Physik hinter Elektrotechnik"},"content":{"rendered":"
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Elektrotechnik <\/em>und Elektrodynamik <\/em>\u2013 Wenn diese beiden Begriffe f\u00fcr Sie sehr \u00e4hnlich klingen, dann ist das kein Zufall. Sowohl Elektrotechnik als auch die Elektrodynamik besch\u00e4ftigen sich mit elektrischen Ladungen, elektrischen Str\u00f6men, elektrischer Spannung und vielem mehr. Doch wo liegt eigentlich der Unterschied und was bringt einem ein tiefes Verst\u00e4ndnis der Elektrodynamik? Genau diese Fragen wollen wir Ihnen in diesem Blogpost beantworten.<\/p>\n\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n<\/div>\n\n\n

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Elektrodynamik, was ist das?<\/h2>\n
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Haben Sie sich schon jemals gefragt, was<\/em> eine elektrische Ladung ist, warum<\/em> Magnete sich Anziehen oder aus was<\/em> ein elektrisches Feld eigentlich besteht? Die Antwort darauf kann leider auch die Elektrodynamik nicht geben. Doch was die Elektrodynamik kann, ist zu beschreiben, wie<\/em> elektrische Ladungen sich in einem Spannungsfeld bewegen oder wie <\/em>Magnete eine Anziehung aufeinander aus\u00fcben.<\/p>\n

Die Elektrodynamik ist eine der \u00e4ltesten und am besten erforschtesten Theorien der Physik. Sie besch\u00e4ftigt sich auf grundlegende Weise mit der Bewegung und dem Verhalten von elektrisch geladenen Teilchen und Str\u00f6men. Zus\u00e4tzlich beschreibt sie auch den Magnetismus, der (wie wir sehen werden) auf enge Weise mit der Elektrizit\u00e4t verbunden ist.<\/p>\n

Wie erw\u00e4hnt, spielen in der Elektrodynamik sowohl Magnetfelder als auch elektrische Felder (bzw. elektrische Spannungen) eine wichtige Rolle. Genau deshalb f\u00e4llt die Elektrodynamik auch in die Gruppe der Feldtheorien<\/em>. Fast alle modernen physikalischen Theorien sind Feldtheorien, und die Elektrodynamik hat damit den Grundstein f\u00fcr die moderne Physik gelegt.<\/p>\n\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n<\/div>\n\n\n

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Die Grundlegenden Gesetze der Elektrodynamik<\/h2>\n
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Wie in jeder physikalischen Theorie, gibt es auch in der Elektrodynamik gewisse (Natur-)Gesetze<\/em>. Doch wie findet man solche Naturgesetze? Naturgesetze findet man nur, wenn man experimentiert. Man beobachtet die Natur genau und leitet aus den Beobachtungen Gesetze ab. Dies nennt man auch Empirie<\/em>.<\/p>\n

Genau aus diesem Grund werden Ihnen wom\u00f6glich manche der in der Elektrodynamik aufgestellten Gesetze auch sehr bekannt vorkommen. Vielleicht haben Sie diese aber nur noch nie so direkt wahrgenommen. Insgesamt gibt es vier (im weiteren Sinne auch f\u00fcnf) grundlegende Gesetze in der Elektrodynamik:
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  1. Gau\u00dfsches Gesetz:<\/strong> Das Gau\u00dfsche Gesetz sag aus, dass jede elektrische Ladung (z.B. ein Elektron) ein elektrisches Feld um sich herum erzeugt (und daher auch eine Spannung entsteht). Dies f\u00fchrt schlussendlich dazu, dass sich gegens\u00e4tzliche elektrische Ladungen (Plus und Minus) anziehen.<\/li>\n
  2. Gau\u00dfsches Gesetz f\u00fcr Magnetfelder:<\/strong> Haben Sie schon einmal versucht einen Magnet in der Mitte auseinanderzuschneiden, um Nord- und S\u00fcdpol voneinander zu trennen? Tats\u00e4chlich sagt das Gau\u00dfsche Gesetz f\u00fcr Magnetfelder aus, dass dies nicht funktioniert. Teilen Sie einen Magnet in der H\u00e4lfte, dann erhalten Sie zwei Magneten, die beide einen Nord- und S\u00fcdpol besitzen. Es gibt also, im Gegensatz zu elektrischen Ladungen, keine getrennten magnetischen Pole.<\/li>\n
  3. Induktionsgesetz:<\/strong> Betrachtet man einen Magnet (ein Magnetfeld), der sich schnell bewegt, z.B. aufgrund einer Rotation um sich selbst, so bemerkt man Folgendes: Das Magnetfeld des Magneten erzeugt eine elektrische Spannung in nahegelegenen Leitern.<\/li>\n
  4. Durchflutungsgesetz:<\/strong> Das Durchflutungsgesetz besagt, dass jeder elektrische Strom, z.B. auch jener in Stromkabeln, ein Magnetfeld erzeugt.<\/li>\n<\/ol>\n

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    \"Gesetze<\/p>\n

    Gau\u00dfsches Gesetz (oben links); Gau\u00dfsches Gesetz f\u00fcr Magnetfelder (oben rechts), Induktionsgesetz (unten links), Durchflutungsgesetz (unten rechts)<\/em><\/p>\n

     
    \nSo einfach diese Gesetze auch klingen m\u00f6gen, so schwierig sind Sie anzuwenden. Die zugrundeliegenden Gleichungen sind schwierig zu l\u00f6sen und f\u00fchren zu vielen unterschiedlichen Ph\u00e4nomenen. Dies wollen wir im n\u00e4chsten Unterkapitel n\u00e4her erl\u00e4utern.<\/p>\n\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n<\/div>\n\n\n

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    Die Verbindung zur Elektrotechnik<\/h2>\n
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    Die Vielzahl der aus der Elektrodynamik hervorgehenden Ph\u00e4nomene ist faszinierend. So kann die Form von Polarlichtern, die Entstehung von Radiowellen durch Funkger\u00e4te oder auch die Reflexion von Licht an einem Spiegel (fast) ausschlie\u00dflich mit den oben genannten Gesetzen beschrieben werden.<\/p>\n

    Eine weitere Anwendung, die aus der Elektrodynamik folgt, ist die Elektrotechnik. So beschreibt das Gau\u00dfsche Gesetz, wie Spannung entsteht, n\u00e4mlich durch die Trennung von elektrischen Ladungen (z.B. in einer Batterie oder einem Kondensator). Dies f\u00fchrt schlussendlich auch zum Stromfluss in Leiterkabeln.<\/p>\n

    Auf der anderen Seite f\u00fchrt das Induktionsgesetz dazu, dass wir effizient elektrische Energie erzeugen k\u00f6nnen. In den meisten Kraftwerken befinden sich Turbinen, welche einen Magneten (ein Magnetfeld) schnell rotieren lassen. Durch diese Rotation entsteht aufgrund des Induktionsgesetzes eine elektrische Spannung. Auch Spannungswandler oder einige Messger\u00e4te basieren auf dem Induktionsgesetz.<\/p>\n

    Das Durchflutungsgesetz hat ebenfalls Anwendungen in der Elektrotechnik. So kann es zur ber\u00fchrungslosen Messung von Wechsel- und Gleichstrom mittels Stromzangen verwendet werden. Wie erw\u00e4hnt, erzeugt jeder Strom ein Magnetfeld um den Stromleiter. Dieses Magnetfeld l\u00e4sst sich messen und dadurch auch der elektrische Strom bestimmen.<\/p>\n

    All die oben genannten Anwendungen in der Elektrotechnik folgen aus einem kleinen Teil der Elektrodynamik, n\u00e4mlich aus dem Bereich der quasistatischen N\u00e4herung<\/em>. Diese N\u00e4herung liefert Aussagen \u00fcber langsam wechselnde Spannungen, zu denen sogar noch der Haushaltswechselstrom mit 50 Hz \/ 60 Hz z\u00e4hlt.<\/p>\n

    Verl\u00e4sst man diesen quasistatischen Bereich<\/em>, kommt man in das Gebiet der Hochfrequenztechnik<\/em>. Dort geht es darum, die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen praktisch zu nutzen. Dazu z\u00e4hlen Radio- als auch Mikrowellenstrahlung.<\/p>\n\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n <\/div>\n<\/div>\n\n\n

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    DEWETRON \u2013 ein kompetenter Partner<\/h2>\n
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