Warum sind magnetische Felder so viel schwächer als elektrische?

Bei EM-Strahlung ist das Magnetfeld 3 ∗ 10 8 mal kleiner als das elektrische Feld, aber kann man sagen, dass es "schwächer" ist. Diese Felder haben unterschiedliche Einheiten, daher glaube ich nicht, dass Sie sie vergleichen können, aber trotzdem scheint es, als würden wir nur mit dem elektrischen Feld der EM-Strahlung interagieren, nicht mit dem Magnetfeld. Warum ist das?

Beachten Sie, dass im Gaußschen Einheitensystem E und B dieselbe Einheit teilen .
Beachten Sie, dass, obwohl die Felder in gewissem Sinne die gleiche Größe haben können, die Magnetkraft um einen Faktor schwächer ist v / c .
Denken Sie auch an die Schwäche des elektrischen Dipolfelds. Das Magnetfeld, das wir von Magneten beobachten, ist ein Dipolfeld, wird also sicherlich schwächer sein als das direkte Feld eines Pols, was in Atomen usw. im Spiel ist. Es ist das elektrische Feldpotential, das die Hauptrolle spielt.
Wenn also eine EM-Welle auf ein Atom trifft, sieht sie oft die Pole der Elektronen, während das Magnetische nur mit den magnetischen Dipolen der Atome usw. interagieren kann, die viel schwächer sind. Deshalb ist die elektrische wichtiger, obwohl die transportierte Energie die gleiche ist, wie Johannes sagt.
Wahrscheinlich die Wahl seiner Natur, wie 0,1 T ist viel, um das Leben zu beeinflussen, während wir normal darin sind 200 V/m von der Sonne.
@annav aber im Fall von elektromagnetischen Wellen haben wir nicht wirklich ein Dipolfeld ... oder?
@ Jus12 Natürlich nicht, deshalb ist die Stärke von E und B dort gleich hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Waves/emwv.html siehe johanew Antwort

Antworten (2)

Wie Sie bereits angedeutet haben, müssen physikalische Einheiten berücksichtigt werden. Wenn man in SI-Einheiten arbeitet, entspricht das Verhältnis der elektrischen Feldstärke zur magnetischen Feldstärke in EM-Strahlung 299.792.458 m/s, der Lichtgeschwindigkeit c .

Der Zahlenwert für c hängt von den verwendeten Einheiten ab. Beim Arbeiten in Einheiten, in denen die Lichtgeschwindigkeit c = 1 , würde man schließen, dass beide Felder gleich groß sind.

Ein besserer Weg, dies zu betrachten, ist die Betrachtung der Energie, die von einer elektromagnetischen Welle übertragen wird. Es stellt sich heraus, dass die dem elektrischen Feld zugeordnete Energie gleich der dem magnetischen Feld zugeordneten Energie ist. In Bezug auf die Energien sind elektrische und magnetische Felder also gleich.

Das ist perfekt, ich habe mich auch gefragt, ob sie die gleiche Energie haben. Vielen Dank!
Es in Bezug auf Energien zu betrachten, kann irreführend sein, manchmal um einiges. Wenn Sie ein geladenes Teilchen angetrieben durch die elektrischen und magnetischen Felder einer ebenen Welle in Schwingung versetzen, dann ist die elektrische Komponente der Lorentzkraft wesentlich größer als der magnetische Anteil.
Natürlich hat @Emilio Recht, aber interessanterweise ist die Größe des Unterschieds in den Kräften eine Funktion der Masse des Teilchens, nicht seiner Ladung. Wenn wir uns ein Testteilchen mit sehr geringer Masse vorstellen – sagen wir ein geladenes Neutrino (!) – dann wird der Unterschied viel kleiner
Kann man also sagen, dass die Energie in der magnetischen Komponente dichter gepackt ist?
Nein, @Jus12, das ist keine korrekte Aussage. Vergleichsaussagen sind nur möglich, wenn die E- und B-Komponente in gleichen Einheiten ausgedrückt werden. Wenn Sie das tun, schließen Sie daraus, dass beide Komponenten die gleiche Energie packen.
@Johannes nicht Gesamtenergie, sondern Energie pro Volumeneinheit

Es ist eine Eigenart der Einheiten: Beachten Sie, dass die Umrechnung zwischen ihnen dimensional ist und den Wert hat 3 × 10 8 m / s , das ist die Lichtgeschwindigkeit. Im CGS-System haben beide Felder die gleichen Einheiten, und Feldquadrat ist eine Energiedichte.

In SI-Einheiten wird die Energiedichte für eine Konfiguration von Feldern angegeben durch

d U d v = 1 2 ( ϵ 0 E 2 + 1 μ 0 B 2 ) = ϵ 0 2 ( E 2 + c 2 B 2 )
was Ihnen das sagt, angesichts des Feldstärkeverhältnisses c Sie für elektromagnetische Wellen berechnet haben, wird die Energie einer EM-Welle zu gleichen Teilen zwischen ihren elektrischen und magnetischen Komponenten aufgeteilt.

Wir neigen normalerweise dazu, die Wechselwirkung zwischen EM-Wellen und Materialien in Bezug auf die elektrische Feldkomponente zu betrachten, aber das ist eine Verzerrung, da es relativ einfach ist, freie elektrische Ladungen freizusetzen, und magnetische Wechselwirkungen nur in zweiter Ordnung auftreten. Verbringen Sie einige Zeit mit Leuten, die über Plasmaphysik nachdenken, oder beschäftigen Sie sich mit dem Verhalten des Umkehrzyklus des Magnetfelds der Sonne, um eine ganz andere Perspektive zu erhalten.

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