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Maxwell-Gleichungen

5. Klasse ‐ Abitur

Die vier Maxwell-Gleichungen (nach James C. Maxwell) beschreiben im Prinzip alle elektrischen, magnetischen und optischen Erscheinungen und sind insofern genauso grundlegend wie die Newton’schen Axiome der Mechanik und das Newton’sche Gravitationsgesetz.

Es handelt sich dabei um vier mathematisch relativ anspruchsvolle Differenzialgleichungen, deren eingehende Behandlung normalerweise nicht auf dem Lehrplan der Schule steht. Ihr physikalischer Gehalt lässt sich aber gut in der Sprache der Schulphysik formulieren und drückt sich auch in bekannten Gesetzen des klassischen Elektromagnetismus aus:

  1. Die erste Maxwell-Gleichung ist im Prinzip einfach das Coulomb-Gesetz, sie besagt, dass elektrische Felder von elektrischen Ladungen hervorgerufen werden.
  2. Die zweite Maxwell-Gleichung besagt, dass es keine magnetischen Punktladungen (Monopole) gibt, magnetische Feldlinien sind immer in sich geschlossen.
  3. Die dritte Maxwell-Gleichung beschreibt die elektromagnetische Induktion, also die Erzeugung von elektrischen Feldern bzw. Spannungen durch veränderliche Magnetfelder.
  4. Die vierte Maxwell-Gleichung, das sog. Durchflutungsgesetz, gibt an, wie durch zeitlich veränderliche elektrische Felder magnetische Felder entstehen.

Eine Folge der Gleichungen insgesamt ist die Existenz elektromagnetischer Wellen: Ein veränderliches Magnetfeld erzeugt um sich herum ein veränderliches elektrisches Feld, um das wiederum ein veränderliches Magnetfeld entsteht usw.


Schlagworte

  • #Elektromagnetismus
  • #Elektromagnetische Wellen
  • #Induktion
  • #Lichtgeschwindigkeit