Materialgleichungen der Elektrodynamik

Die Materialgleichungen beschreiben die Auswirkungen äußerer elektromagnetischer Felder auf Materie.

Materie besteht meist aus mehr oder weniger beweglichen, elektrisch geladenen Teilchen (Ladungen). Diese können z.B. die negativ geladenen Elektronen der Atomhülle und die positiv geladenen Kerne der die Materie bildenden Atome sein. Ein elektrisches Feld E bewirkt auf diese eine elektrische Kraft, welche die jeweils entgegengesetzen Ladungen gegeneinander verschiebt. Das Material wird dadurch polarisiert. Die Materialabhängigkeit der Polarisation P wird durch die Dielektrizitätskonstante ε beschrieben.

Auch tragen Elektronen, Atomkerne und die aus diesen zusammengesetzten Atome und Moleküle jeweils magnetische Momente, vergleichbar atomar kleiner Magneten. Diese magnetischen Momente können durch eine äussere magnetische Induktion B ausgerichtet werden, wodurch das Material magnetisiert wird. Die Permeabilität μ beschreibt die Materialabhängigkeit der Magnetisierung M.

Schliesslich treibt die oben beschreibene elektrische Kraft in elektrischen Leitern eine Fluss der freien Ladungsträger, den elektrischen Strom an. Die stärke des Stromes J wird durch den Leitwert k bestimmt.

Für die i.A. benutzten Grössen dielektrische Verschiebung D und magnetisches Feld H gilt:

D=\epsilon _{0}E+P

H=1/\mu _{0}B-M

${\vec {D}}=\varepsilon \cdot {\vec {E}}$	mit	$\varepsilon =\varepsilon _{r}\cdot \varepsilon _{0}$
${\vec {B}}=\mu \cdot {\vec {H}}$	mit	$\mu =\mu _{r}\cdot \mu _{0}$
${\vec {J}}=\kappa \cdot {\vec {E}}$

D Dielektrische Verschiebung
E Elektrisches Feld
H Magnetisches Feld
B Magnetische Induktion
Permittivität des Vakuums $\varepsilon _{0}$ und Permittivitätszahl oder Dielektrizitätszahl $\varepsilon _{r}$
Permeabilität des Vakuums $\mu _{0}$ und relative Permeabilität $\mu _{r}$
spezifischer Leitwert: $\kappa$

Siehe auch: Maxwellsche Gleichungen, Theoretische Elektrotechnik

Keine "nichtmathematischphysikalische" Beschreibung -- dom 20:00, 27. Mär 2005 (CEST)