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[befindet sich noch im Aufbau... kann und wird 'noch' Fehler und Fehlfunktionen enthalten! Start 07.2023, Stand: 12.2025]

Inhalt

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Feldwellenwiderstand ZF

Der Feldwellenwiderstand ZF ist eine Eigenschaft eines homogenen, isotropen Mediums[1] und beschreibt den Wellenwiderstand ZW, welcher der Ausbreitung elektromagnetischer Wellen entgegenwirkt.

[1] Medium in dem an jedem Ort und in jeder Richtung die gleichen Eigenschaften vorliegen.

Feldwellenwiderstand:

ZF =
E
/ H
=
|E|
/ |H|
=
µ / ε
=
µ0µr / ε0εr
= Z0
µr / εr
=
jωµ / σ + jωε
    [ Ω ]

ZF = Feldwellenwiderstand [Ω]
E = elektrische Feldstärke [Vm-1]
H = magnetische Feldstärke [Am-1]
µ = Permeabilität [Hm-1]
ε = Permittivität [Fm-1]
µ0 = Magnetische Feldkonstante [NA-2]
ε0 = Elektrische Feldkonstante [Fm-1]
εr = Relative Permittivität [1]
µr = Relative Permeabilität [1]
Z0 = Freiraumwellenwiderstand [Ω]
j = imaginäre Einheit [1]
ω = Kreisfrequenz [s-1]
σ = elektrische Leitfähigkeit [Sm-1]

Der Feldwellenwiderstand ZF stellt das Verhältnis der transversalen Feldkomponenten des Mediums, d.h. das Verhältnis der elektrischen Feldstärke E zur magnetischen Feldstärke H.

ZF =
|E|
/ |H|
    [ Ω ]

ZF = Feldwellenwiderstand [Ω]
E = elektrische Feldstärke [Vm-1]
H = magnetische Feldstärke [Am-1]

Der Feldwellenwiderstand ZF ist abhängig von der Permeabilität µ, Permittivität ε und elektrischen Leitfähigkeit σ des Mediums sowie von der Kreisfrequenz ω der betrachteten Welle.

ZF =
jωµ / σ + jωε
    [ Ω ]

ZF = Feldwellenwiderstand [Ω]
µ = Permeabilität [Hm-1]
ε = Permittivität [Fm-1]
j = imaginäre Einheit [1]
ω = Kreisfrequenz [s-1]
σ = elektrische Leitfähigkeit [Sm-1]

Der Feldwellenwiderstand ZF des Mediums Luft:

ZF(Luft) =
µ0µr / ε0εr
= Z0
µr / εr
≈ 376,61930270142 [ Ω ]

ZF = Feldwellenwiderstand [Ω]
Z0 = Freiraumwellenwiderstand [Ω]
µ0 = Magnetische Feldkonstante [NA-2]
µr = Relative Permeabilität (Luft ≈ 1.0000004) [1]
ε0 = Elektrische Feldkonstante [Fm-1]
εr = Relative Permittivität (Luft ≈ 1.00059) [1]

Da sowohl die Relative Permittivität εr und die Relative Permeabilität µr nahe 1 liegen, unterscheidet sich der Feldwellenwiderstand ZF [Luft] kaum vom Freiraumwellenwiderstand Z0 des Vakkums.

Z0 = 376,73031366685 Ω
ZF [Luft] = 376,61930270142 Ω

Z0 - ZF [Luft] = 0,11101096542689 Ω

Konstante Wert Einheit
elektrische Feldkonstante ε0
ε0 8,8541878128·10-12
F / m
ε0 =
1
/ µ0c02
Freiraumwellenwiderstand Z0
Z0 376,73031366685 Ω
Z0 =
µ0 / ε0
= µ0c0 = 377 Ω ≈ 120π Ω [1]

[1]: für c0 = 3·109m

Lichtgeschwindigkeit im freien Raum c0
c0 299.792.458
ms-1
magnetische Feldkonstante µ0
µ0 1,25663706212·10-6 NA-2
µ0 =
B0 / H0
=
1 / ε0c02
≈ 4π·10-7
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Quellen

J
O
U
X
Y