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Skalarwellen – Balance dualer Wirbel

Teil 1: Die Maxwell-Näherung

Von Prof. Dr. Konstantin Meyl, Villingen-Schwenningen – raum&zeit Ausgabe 148/2007

Elektrische Skalarwellen sind den Lesern von raum&zeit schon oft in Artikeln begegnet. Prof. Dr. Konstantin Meyl hat in zahlreichen Experimenten Hinweise für die Existenz von Skalarwellen gefunden. In einer Folge von drei Artikeln zeigt er, dass sie sich auch theoretisch zwanglos aus bekannten physikalischen Annahmen ableiten lassen.

Der Skineffekt

Wenn ein Student in der Prüfung gefragt wird, wie sich bei einem Hochspannungskabel Kupfer einsparen lässt, dann lautet die richtige Antwort: Indem das Kabel innen hohl ist! Dahinter steht der physikalische Effekt der Stromverdrängung, der die Leiterströme nach außen in Richtung der Oberfläche des Leiters schiebt. Dieser „Skineffekt“, wie er auch genannt wird, ist eine Folge der bei Wechselstrom auftretenden Wirbelströme und Wirbelfelder.

In der Luft, die den Leiter umgibt, befindet sich ein wirbelfreies Gradientenfeld, so jedenfalls lautet die Lehrmeinung. Die aber verstößt mit der Annahme eines Wirbelfeldes im Leiter und des (angeblich) wirbelfreien Feldes in der Luft gegen ihre eigenen Gesetze! Am Übergang vom Leiter zum Nichtleiter sollen nämlich die Gesetze der Feldbrechung gelten. Diese verlangen Stetigkeit, d.h. der Übergang vom Wirbelfeld in das Umgebungsfeld soll ohne Sprung erfolgen. Der Fehler ist in der Unsymmetrie der von Maxwell formulierten Feldgleichungen zu suchen, die Annahme einer Wirbelfreiheit im Dielektrikum (hier die umgebende Luft) sollte fallen.

Tatsächlich neigen Hochspannungskabel zu strukturierten Corona-Entladungen, und diese deuten auf einen kontrahierenden und daher Struktur bildenden Wirbel in der Luft hin, als Gegenwirbel zu den Wirbelströmen im Leiter. Ein Gradientenfeld wäre niemals in der Lage, eine Corona zu erzeugen!

Zahlreiche Phänomene des elektromagnetischen Feldes werden durch die Maxwell-Gleichungen hinreichend genau beschrieben, sodass diese in der Regel als universelle Feldbeschreibung angesehen werden. Bei genauerem Hinsehen jedoch entpuppt sie sich als Näherung, welche zudem weitreichende physikalische und technologische Konsequenzen nach sich zieht. Wir müssen uns fragen:

• Worin besteht die Maxwell-Näherung?

• Wie könnte ein neuer und erweiterter Ansatz aussehen?

• Faraday oder Maxwell – welches ist das allgemeine Induktionsgesetz?

• Lassen sich die Maxwell-Gleichungen als Sonderfall herleiten?

• Sind auch Skalarwellen aus dem neuen Ansatz herleitbar?

• Ist die Gravitation ebenfalls herleitbar?

Es geht einerseits um die große Suche nach einer einheitlichen physikalischen Theorie und andererseits um die Chancen neuer Technologien, die mit einer erweiterten Feldtheorie verbunden sind. Als zwingende Folge der Herleitung, die streng in der Lehrbuchphysik fußt und ohne Postulat auskommt, treten Skalarwellen auf, die vielfältig nutzbar sein sollten. In der Informationstechnik sind sie als mehrdimensional modulierbare Trägerwellen geeignet und in der Energietechnik reicht die Bandbreite von der drahtlosen Übertragung bis hin zum Einsammeln von Energie aus dem Feld.

Neutrinos, von Pauli als masselose, aber Energie tragende Teilchen eingeführt, um die Energiebilanz beim Betazerfall erfüllen zu können, sind beispielsweise solche Feldkonfigurationen, die sich als Skalarwelle durch den Raum bewegen. Nichts wäre naheliegender, als die Neutrinostrahlung als Energiequelle technisch zu nutzen.

Wirbel und Gegenwirbel

Im Auge eines Wirbelsturms herrscht dieselbe Windstille wie in großer Entfernung, weil hier ein Wirbel und sein Gegenwirbel gegeneinander arbeiten (Abb. 1 links). Im Inneren befindet sich der expandierende Wirbel und außen der kontrahierende Gegenwirbel. Der eine bedingt die Existenz des anderen und umgekehrt. Schon Leonardo da Vinci kannte beide Wirbel und hat die dualen Erscheinungsformen beschrieben. 1a

Bei Strömungswirbeln entscheidet die Viskosität über den Durchmesser der Wirbelröhre, an der es zur Wirbelablösung kommt. Saugt sich ein Tornado (Abb. 1 rechts) beispielsweise über dem offenen Meer mit Wasser voll, dann dominiert der kontrahierende Potentialwirbel und die Energiedichte steigt bedrohlich an. Läuft er aber über Land und regnet sich aus, dann wird er wieder größer und ungefährlicher.

Ähnlich sind die Verhältnisse beim Abflusswirbel, etwa in der Badewanne. Hier besteht der expandierende Wirbel aus Luft, der kontrahierende hingegen aus Wasser. In der Strömungslehre sind die Zusammenhänge verstanden. Sie sind meist auch gut sichtbar und ohne weitere Hilfsmittel beobachtbar. 4

Anders in der Elektrotechnik: Hier bleiben Feldwirbel unsichtbar. Nur so konnte eine Theorie Anerkennung erlangen, obwohl sie nur den expandierenden Wirbelstrom mathematisch beschreibt und seinen Gegenwirbel ignoriert. Ich nenne den kontrahierenden Gegenwirbel „Potentialwirbel“ und weise darauf hin, dass jeder Wirbelstrom den Gegenwirbel als physikalische Notwendigkeit nach sich zieht.

Durch diesen Ausgleich ist gewährleistet, dass der Zustand im Wirbelzentrum dem im Unendlichen entspricht, ganz in Analogie zur Strömungsmechanik.

Wirbel im Mikro- und Makrokosmos

In den Grundgleichungen der Elektrotechnik, die von Maxwell stammen, steckt demnach eine Näherung, die darin besteht, dass der zum Wirbelstrom duale Gegenwirbel vernachlässigt wird. Es kann schon sein, dass diese Näherung zulässig ist, solange es nur um Vorgänge innerhalb von Leitermaterialien geht. Beim Übergang zu Isolierstoffen hingegen kommt es zu erheblichen Feldern, wie wir am Beispiel des Hochspannungskabels gesehen haben. Hier führt die Maxwell-Näherung zu erheblichen Fehlern.

Nehmen wir als Beispiel den Blitz und fragen nach dem Entstehen des Blitzkanals: Welcher Mechanismus steckt dahinter, wenn die elektrisch isolierende Luft kurzfristig zu einem Leiter wird? Aus der Sicht der Wirbelphysik liegt die Antwort auf der Hand: Der in Luft dominierende Potentialwirbel kontrahiert sehr stark und presst dabei alle für eine Leitfähigkeit verantwortlichen Luftladungsträger und Luft-ionen auf kleinstem Raum zu einem Stromkanal zusammen. Der kontrahierende Potentialwirbel übt also einen Druck aus und formt damit die Wirbelröhre.

Neben der Zylinderstruktur ist noch eine weitere zu erwarten. Es ist die einer Kugel, die als einzige Form einem mächtigen Druck standhalten kann, wenn der aus allen Richtungen des Raumes gleich wirkt. Man denke nur an den Kugelblitz.

Das Strukturbildungsphänomen

In der Elementarteilchenphysik stellt man sich den Aufbau der Elementarteilchen aus Quarks zusammengesetzt vor. Ungeachtet der Frage, welche physikalische Realität dieser Modellvorstellung beizumessen ist, bleibt eines rätselhaft: Die Quarks müssten auseinanderlaufen, oder versuchen Sie einmal drei Billardkugeln, die sich heftig bewegen und ständig aneinander stoßen, beieinander zu halten. Aus diesem Grund wurden Klebteilchen postuliert, die so genannten „Gluonen“, die jetzt für die Gegenkraft sorgen sollen, aber diese Gegenkraft ist ein reines Postulat!

Gluonen lassen sich nicht nachweisen, so heißt es, weil sie nicht wechselwirken. Wie aber sollen sie ohne Wechselwirkung dann kleben?

In der Kernphysik geht es um die Kraft, die den aus vielen Nukleonen bestehenden Atomkern zusammenhält und ihm die bekanntlich große Stabilität verleiht. Das steht im Widerspruch zu unserer Kenntnis, dass sich gleichnamig geladene Teilchen abstoßen, und zwar umso mehr, je dichter sie beieinander sind, wie zum Beispiel die Protonen in einem Atomkern. Zwischen dem theoretischen Modell und der praktischen Wirklichkeit klafft hier eine riesige Lücke, die durch das Einführen einer neuen Gegenkraft überwunden werden soll. Aber auch die Kernkraft, als „starke Wechselwirkung“ bezeichnet, ist ein reines Postulat!

In der Atomphysik wirkt die elektrische Anziehungskraft zwischen positiver Kernladung und den negativ geladenen Hüllelektronen der Fliehkraft entgegen. In diesem Fall sorgt der Gegenwirbel für eine bestimmte Struktur der Atomhülle, die als Eigenwertlösungen der Schrödinger-Gleichung gehorchen. Nur ist auch diese Gleichung ungeachtet ihrer Leistungsfähigkeit bis heute ein reines mathematisches Postulat, solange ihre Herkunft ungeklärt ist.

In der klassischen Physik stehen Fliehkraft (Expansion) als Folge der Massenträgheit und Gravitation (Kontraktion) als Folge der Massenanziehung in einem Gleichgewicht. Aber die Gravitation stellt sich jedem Versuch, eine einheitliche Feldtheorie zu formulieren, in den Weg. Es ist auch dieses Mal wieder der kontrahierende Wirbel, der angeblich nicht herleitbar ist und sich nicht eingliedern lässt.

In der Astrophysik wird mit den Kep-lerschen Gesetze gearbeitet. Dem Gleichgewicht aus Fliehkraft und Massenanziehung folgend drehen die Planeten umso schneller, je näher sie der Sonne sind. Eine ganze Galaxie hingegen dreht wie ein Festkörper und das bedeutet, dass die äußeren Sterne viel schneller sind als die inneren. Die Beobachtung lehrt also gerade das Gegenteil von dem, was berechnet wird, oder anders ausgedrückt, kommt ein Astrophysiker statistisch gesehen der Wahrheit näher, wenn er rät als wenn er rechnet. Da stellt sich die Frage, ob diese Diskrepanz sich tatsächlich durch das Postulieren von dunkler Materie oder von Superstrings überwinden lässt oder ob hier nicht ein ganz anderes Prinzip den Zusammenhalt bewerkstelligt.

Es ist auffällig, wie sich im Bereich des kontrahierenden Wirbels die Postulate häufen. Dabei war das keineswegs schon immer so gewesen.

Die Quantenphysik ist 100 Jahre, die Wirbelphysik aber 2 400 Jahre alt!

Im alten Griechenland unternahm bereits vor 2 400 Jahren Demokrit (460–370 v. Chr.) einen Versuch zur Formulierung einer einheitlichen Physik. Er führte alle sichtbaren und beobachtbaren Strukturen in der Natur auf Wirbel zurück, geformt jeweils aus Wirbel und Gegenwirbel. Dieses Phänomen erschien ihm derart grundlegend, dass er den Begriff „Wirbel“ gleichsetzte mit dem für „Naturgesetz“. Von Demokrit stammt übrigens die Bezeichnung „Atom“.

So gesehen war die Physik im Altertum schon weiter gewesen als die heutige Quantenphysik, die mit der Maxwell-Näherung den kontrahierenden Wirbel vernachlässigt und damit wesentliche Phänomene aus der Feldbeschreibung ausgrenzt oder gezwungen ist, sie durch Modellbeschreibungen und unzählige Postulate zu ersetzen.

Faradays Gesetz und Maxwells Formulierung

In der Wahl des Ansatzes ist der Physiker frei, solange der Ansatz vernünftig und gut begründet ist. Im Falle der Maxwellschen Feldgleichungen dienten zwei experimentell ermittelte Gesetzmäßigkeiten als Grundlage: einerseits das Durchflutungsgesetz von Ampère und andererseits das Induktionsgesetz von Faraday. Dabei legte der Mathematiker Maxwell bei den Formulierungen beider Gesetze nochmals selber Hand an. Er führte den Verschiebungsstrom D ein und ergänzte das Durchflutungsgesetz entsprechend, und das ohne Chance, die Maßnahme zu seiner Zeit bereits messen und beweisen zu können. Erst nach seinem Tod war dies experimentell möglich, was nachträglich die Größe dieses Mannes deutlich werden lässt.

In der Formulierung des Induktionsgesetzes war Maxwell völlig frei, da der Entdecker Michael Faraday auf Vorgaben verzichtet hatte. Als Mann der Praxis und des Experiments war für Faraday die mathematische Schreibweise weniger wichtig. Für ihn standen die Versuche im Vordergrund, zum Beispiel sein Unipolargenerator, mit dem er seine Entdeckung der Induktion jedermann vorführen konnte.

Sein 40 Jahre jüngerer Freund und Mathematikprofessor Maxwell hingegen hatte etwas ganz anderes im Sinn. Der wollte das Licht als elektromagnetische Welle beschreiben und dabei ging ihm sicher die Wellenbeschreibung von Laplace durch den Sinn, die eine zweite Ableitung der Feldgröße nach der Zeit vorsieht. Da Maxwell zu diesem Zweck zwei Gleichungen mit je einer ersten Ableitung benötigte, musste er den Verschiebungsstrom im Durchflutungsgesetz einführen und bei der Formulierung des Induktionsgesetzes eine entsprechende Schreibweise wählen, um zur Wellengleichung zu kommen.

Seine Lichttheorie war anfangs sehr umstritten. Schneller fand Maxwell Anerkennung für die Zusammenführung der Lehren von Elektrizität und Magnetismus und der Darstellung als etwas Einheitliches und Zusammengehöriges 5 als mathematische Begründung des von Faraday entdeckten Prinzips. Trotzdem stellt sich die Frage, ob Maxwell die passende Formulierung gefunden hat, ob er seinen Freund Faraday und dessen Entdeckung zu 100 Prozent richtig verstanden hat. Wenn Entdeckung (1831) und mathematische Formulierung (1862) von zwei verschiedenen Wissenschaftlern stammen, die zudem unterschiedlichen Disziplinen angehören, sind Missverständnisse nichts Ungewöhnliches. Es wird hilfreich sein, die Unterschiede herauszuarbeiten.

Die Entdeckung von Faraday

Dreht man einen axial polarisierten Magneten oder eine in einem Magnetfeld befindliche Kupferscheibe, dann wird senkrecht zur Bewegungsrichtung und senkrecht zum Magnetfeldzeiger ein Zeiger des elektrischen Feldes auftreten, der überall axial nach außen zeigt. Bei diesem von Faraday entwickelten Unipolargenerator lässt sich daher über Schleifer zwischen der Drehachse und dem Umfang eine Spannung abgreifen. 2

Die mathematisch korrekte Beziehung E = v x B bezeichne ich als Faraday-Gesetz, auch wenn sie erst zu einem späteren Zeitpunkt in dieser Form in den Lehrbüchern auftritt. 6a Die Vorstellung konnte damals sowieso nicht vollständig sein, da die Ladungsträger noch nicht entdeckt waren. Der Feldbegriff war abstrakt, frei von jeder Quantisierung.

Das gilt natürlich auch für die von Maxwell vertretene Feldvorstellung, die wir jetzt dem „Faraday-Gesetz“ gegenüberstellen (Abb. 3). Auch die zweite Maxwellgleichung, das Induktionsgesetz (1*) ist eine mathematische Beschreibung zwischen der elektrischen Feldstärke E und der magnetischen Induktion B. Nur sind beide diesmal nicht über eine Relativgeschwindigkeit v verknüpft.

An die Stelle tritt die Ableitung von B nach der Zeit, womit eine Flussänderung für das Auftreten einer elektrischen Feldstärke erforderlich ist. Folgerichtig liefert die Maxwellgleichung im statischen Fall kein Resultat, weshalb es in solchen Fällen üblich ist, auf die Unipolarinduktion nach Faraday zurück zu greifen (zum Beispiel beim Hallelement, bei der Bildröhre, etc.). Der Rückgriff soll auch nur auf solche Fälle begrenzt bleiben, so die gängige Vorstellung. Doch mit welchem Recht erfolgt die Beschränkung des Faraday-Gesetzes auf statische oder quasistationäre Vorgänge?

Die Vektoren E und B können sowohl räumlichen als auch zeitlichen Schwankungen unterliegen. Dadurch stehen die beiden Formulierungen plötzlich in Konkurrenz zueinander und wir sind aufgefordert, den Unterschied, sofern ein solcher vorhanden sein sollte, zu erklären.

Unterschiedliche Formulierung des Induktionsgesetzes

Ein solcher Unterschied besteht beispielsweise darin, dass es bei nie-drigen Frequenzen üblich ist, die Verkopplung zwischen den Feldern zu vernachlässigen. Während bei hohen Frequenzen im Bereich des elektromagnetischen Feldes sich das E- und das H-Feld gegenseitig bedingen, geht bei niedriger Frequenz und kleiner Feldänderung der Induktionsvorgang laut Maxwell entsprechend zurück, sodass eine Vernachlässigung zulässig erscheint. Jetzt lassen sich elektrisches oder magnetisches Feld unabhängig voneinander messen. Gewöhnlich wird so getan, als sei das jeweils andere Feld gar nicht vorhanden.

Das ist nicht richtig. Ein Blick auf das Faraday-Gesetz verrät sofort, dass sogar bis zur Frequenz Null herunter immer beide Felder vorhanden sind. Die Feldzeiger stehen jedoch senkrecht aufeinander, sodass sich der magnetische Feldzeiger um den des elektrischen Feldes in Form eines Wirbelrings herumwickelt in dem Fall, dass die elektrische Feldstärke gemessen wird und umgekehrt. Die geschlossenen Feldlinien verhalten sich nach außen neutral; sie können daher ohne Beachtung bleiben, so die gängige Vorstellung. Es ist noch näher zu untersuchen, ob dies als Erklärung für die Vernachlässigung der nicht messbaren geschlossenen Feldlinien ausreicht, ob von Feldern, die real vorhanden sind, nicht doch eine Wirkung ausgeht.

Ein anderer Unterschied betrifft die Vertauschbarkeit von E- und H-Feld, wie sie der Faraday-Generator zeigt, wie aus einem elektrischen ein magnetisches Feld wird und umgekehrt als Folge einer Relativgeschwindigkeit v. Dies hat einen unmittelbaren Einfluss auf die physikalisch-philosophische Frage: Was ist unter dem elektromagnetischen Feld zu verstehen?

Die auf die Maxwellgleichungen gestützte Lehrmeinung benennt das statische Feld der Ladungsträger als Ursache für das elektrische Feld, während bewegte das magnetische Feld verursachen. Doch das kann kaum die Vorstellung von Faraday gewesen sein, dem die Existenz von Ladungsträgern noch völlig unbekannt war. Die für seine Zeitgenossen völlig revolutionäre abstrakte Feldvorstellung fußte auf den Arbeiten des kroatischen Jesuitenpaters Boscovich (1711–1778). Seiner Feldbeschreibung zufolge kann es sich beim Feld weniger um eine physikalische Größe im üblichen Sinne handeln als eher um die „experimentelle Erfahrung“ einer Wechselwirkung. Wir sollten das Faraday-Gesetz dahingehend interpretieren, dass wir ein elektrisches Feld erfahren, wenn wir uns gegenüber einem magnetischen Feld mit einer Relativgeschwindigkeit bewegen – und umgekehrt.

In der Vertauschbarkeit von elektrischem und magnetischem Feld kommt eine Dualität zwischen beiden zum Ausdruck, die bei der Maxwell-Formulierung verloren geht, sobald Ladungsträger ins Spiel gebracht werden. Ist das Maxwellfeld demnach der Sonderfall eines teilchenfreien Feldes? Vieles deutet darauf hin, denn schließlich kann ein Lichtstrahl durch ein teilchenfreies Vakuum laufen. Wenn es aber Felder ohne Teilchen geben kann, Teilchen ohne Felder hingegen unmöglich sind, dann sollte das Feld zuerst da gewesen sein als Ursache für die Teilchen. Dann sollte die Faraday-Beschreibung die Grundlage bilden, aus der sich alle anderen Gesetzmäßigkeiten ableiten lassen. Was sagen die Lehrbücher dazu?

Widersprüchliche Ansichten in Lehrbüchern

Offensichtlich existieren für das Induktionsgesetz zwei mehr oder weniger gleichberechtigte Formulierungen (1 und 1*, Abb. 3). Die Wissenschaft steht vor der Frage: Welche mathematische Beschreibung ist die leistungsfähigere? Wenn der eine Fall ein Sonderfall des anderen ist, welche Beschreibung ist dann die allgemeingültigere?

Was uns die Maxwellschen Feldgleichungen sagen, ist hinlänglich bekannt, sodass Herleitungen entbehrlich sind. Unzählige Lehrbücher stehen bereit, wenn Resultate zitiert werden sollen. Wenden wir uns daher dem Faraday-Gesetz zu.1

Dieses sucht man in Schulbüchern häufig vergebens. Erst in anspruchsvolleren Büchern wird man unter dem Stichwort „Unipolarinduktion“ fündig. Vergleicht man aber die Seitenzahlen, die dem Induktionsgesetz nach Maxwell spendiert werden, mit den wenigen für die unipolare Induktion, dann gewinnt man den Eindruck, letztere sei nur ein unbedeutender Sonderfall für niedrige Frequenzen. Küpfmüller spricht von einer „speziellen Form des Induktionsgesetzes“ 7 und führt als praktische Beispiele die Induktion in einer Bremsscheibe und den Hall-Effekt an. Anschließend leitet Küpfmüller aus der speziellen Form die allgemeine Form des Induktionsgesetzes nach Maxwell ab, eine postulierte Verallgemeinerung, die erklärungsbedürftig ist. Eine Begründung aber wird nicht gegeben. 7

Bosse gibt die gleiche Herleitung an, nur ist für ihn das Maxwell-Ergebnis der Sonderfall und nicht sein Faraday-Ansatz! 8 Zudem betitelt er das Faraday-Gesetz als Transformationsgleichung und weist auf die Bedeutung und die besondere Interpretation hin. Andererseits leitet er das Gesetz aus der Lorentzkraft ab, ganz nach dem Vorbild von Küpfmüller7 und nimmt ihm damit wieder einen Teil seiner Eigenständigkeit. Pohl sieht das wieder anders. Er leitet umgekehrt die Lorentzkraft aus dem Faraday-Gesetz ab. 6b

Wie dem auch sei, das Faraday-Gesetz, das wir anstelle der Maxwell-Gleichungen zugrunde legen wollen, zeigt aus dem Blickwinkel eines heutigen Maxwell-Vertreters „merkwürdige Effekte9 und dabei doch nur eine Seite der Medaille (Gl. 1, Abb. 4). Nur in ganz wenigen ausgezeichneten Lehrbüchern wird die andere Seite der Medaille (Gl. 2, Abb. 4) überhaupt erwähnt. Dadurch vermitteln die meisten Lehrbücher ein einseitiges und unvollständiges Bild. 7, 8, 9  Wenn von Transformationsgleichungen die Rede sein soll, dann gehört die duale Formulierung mit dazu, dann handelt es sich um ein Gleichungspaar, das die Zusammenhänge zwischen dem elektrischen und dem magnetischen Feld beschreibt.

Der feldtheoretische Ansatz

Die Dualität zwischen E- und H-Feld und die Vertauschbarkeit verlangt nach einer entsprechend dualen Formulierung zum Faraday-Gesetz. Nach den Dualitätsregeln angeschrieben ergibt sich eine Gleichung (Gl. 2, Abb. 4), wie sie auch in einigen Lehrbüchern gelegentlich Erwähnung findet. Während beide Gleichungen in den Büchern von Pohl 6 und von Simonyi 10 gleichberechtigt nebeneinander angeschrieben und miteinander verglichen werden, leitet Grimsehl 11 die duale Gesetzmäßigkeit von Gl. 2 an Hand des Beispiels eines dünnen, positiv geladenen und sich drehenden Metallrings ab. Er nennt sie „Konvektionsgleichung“, nachdem bewegte Ladungen ein Magnetfeld und Konvektionsströme erzeugen. Dabei bezieht er sich auf Arbeiten von Röntgen 1885, von Himstedt, Rowland 1876, Eichenwald und von vielen, die heute kaum noch bekannt sind.

Auch Pohl benennt in seinem Lehrbuch praktische Beispiele zu beiden Transformationsgleichungen. Er weist darauf hin, dass die eine Gleichung in die andere übergeht, wenn als Relativgeschwindigkeit v die des Lichtes c auftreten sollte. Diese Frage wird auch uns noch beschäftigen.

Wir haben mit den Transformationsgleichungen jetzt einen feldtheoretischen Ansatz gefunden, der sich in seiner dualen Formulierung von dem Maxwell–Ansatz deutlich unterscheidet. Hinzu kommt die beruhigende Feststellung: Der neue Feldansatz fußt voll und ganz in der Lehrbuchphysik, wie die Literaturrecherche ergeben hat. Auf Postulate kann vollständig verzichtet werden.

Im nächsten Beitrag ist der Ansatz streng mathematisch auf Widerspruchsfreiheit zu prüfen. Insbesondere geht es um die Frage, welche bekannten Gesetzmäßigkeiten sich unter welchen Bedingungen herleiten lassen. Nebenbei sollten sich die Bedingungen und die Gültigkeitsbereiche der hergeleiteten Theorien richtig ergeben, zum Beispiel worin die Maxwell-Näherung besteht und warum die Maxwell-Gleichungen nur einen Sonderfall beschreiben.

Formelzeichentabelle

Elektrisches Feld                              Magnetisches Feld

E   V/m    elektrische Feldstärke        H     A/m      magnetische Feldstärke

D   As/m2  elektrische Verschiebung    B     Vs/m2    magnetische Induktion

e    As/Vm Dielektrizität                     m     Vs/Am   Permeabilität

D   = e . E  Materialgleichung              B     = m . H    Materialgleichung

v   m/s     Relativgeschwindigkeit

Fettdruck = Feldzeiger (Vektor); rot = Rotationsoperator

Literatur

1 K. Meyl: „Elektromagnetische Umweltverträglichkeit“, Teil 1, INDEL Verlag 1996, a Kapitel 3.4, b Kapitel 4

2 K. Meyl: „Elektromagnetische Umweltverträglichkeit“, Teil 2, INDEL Verlag 1998, Kap. 16.1

3 K. Meyl: „Elektromagnetische Umweltver-träglichkeit“, Teil 3, INDEL Verlag 2002

4 H.J. Lugt: „Wirbelströmung in Natur und Technik“, G. Braun Verlag Karlsruhe 1979,

5 J.C. Maxwell: „A treatise on Electricity and Magnetism“, Dover Publications

6 R.W.Pohl: „Einführung in die Physik“, Bd.2 Elektrizitätslehre, 21. Aufl. Springer-Verlag 1975, a Seite 76 und 130, b Seite 77

7 K. Küpfmüller: „Einführung in die theoretische Elektrotechnik“, 12.Aufl., Springer Verlag 1988, S.228, Gl.22

8 G. Bosse: „Grundlagen der Elektrotechnik II“, BI-Hochschultaschenbücher Nr.183, 1. Aufl. 1967, Kap. 6.1 Induktion, S.58

9 G. Lehner: „Elektromagnetische Feldtheorie“, Springer-Lehrbuch 1990, 1. Aufl., S.31 Kommentar zur Lorentzkraft (1.65)

10 K. Simonyi: „Theoretische Elektrotechnik“, 7.Aufl. VEB Berlin 1979, Seite 924

11 Grimsehl: „Lehrbuch der Physik“, 2.Bd., 17.Aufl. Teubner Verl. 1967, S. 130

Weitere Literatur: www.meyl.eu

Der Autor

 

Prof. Dr. Konstantin Meyl,
1952 in Lemgo geboren, studierte in München Elektrotechnik. Nach seinem Diplom absolvierte er einen Studienaufenthalt an der Aston-University of Birmingham. Von 1979 bis 1984 war er wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Elektrische Maschinen und Antriebe der Universität Stuttgart, wo er zum Dr.-Ing. promovierte. Anschließend übte er führende Tätigkeiten in der Industrie aus. Seit 1986 ist er unter anderem Professor für Energietechnik an der Hochschule Furtwangen. Zudem ist Prof. Meyl seit 1988 Leiter des Transferzentrums im Technologiezentrum von St. Georgen,Schwarzwald. Er hat zahlreiche Arbeiten über Wirbelberechnungen (INDEL Verlag) veröffentlicht.

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