Wellenwiderstand des Vakuums

physikalische Konstante

Der Wellenwiderstand des Vakuums, auch Freiraumwellenwiderstand, Feldwellenwiderstand des Vakuums oder Wellenimpedanz des Vakuums, ist eine physikalische Konstante mit der Einheit Ohm. Der Freiraumwellenwiderstand gibt das Verhältnis zwischen den Beträgen der elektrischen Feldstärke und der magnetischen Feldstärke einer elektromagnetischen Welle an, die sich im Vakuum ausbreitet, also:

Physikalische Konstante
Name Wellenwiderstand des Vakuums
Formelzeichen
Größenart Elektrischer Widerstand
Wert
SI 3.76730313667(57)e2 Ω
Unsicherheit (rel.) 1.5e-10
Planck-Einheiten
Bezug zu anderen Konstanten

Magnetische Feldkonstante
Lichtgeschwindigkeit

Im Internationalen Einheitensystem (SI) beträgt der Wert

.[1][2][3]

Zusammenhang mit anderen NaturkonstantenBearbeiten

Der Wellenwiderstand des Vakuums kann aus anderen Naturkonstanten berechnet werden:

 

Darin sind:

Bis zur Neudefinition der SI-Einheiten im Jahr 2019 waren die Zahlenwerte der Konstanten   und   durch die Definition der Einheiten „Meter“ und „Ampere“ exakt festgelegt. Dadurch hatte   den exakten Wert von  . Seit dem 20. Mai 2019 ist zwar der Zahlenwert von   immer noch exakt, aber   nicht mehr. Damit unterliegt der Zahlenwert des Produkts   derselben relativen Messunsicherheit (1,5 × 10−10) wie der von  .

Wellenwiderstand in einem MediumBearbeiten

Bei der Ausbreitung elektromagnetischer Wellen in einem dielektrischen Medium ist der Wellenwiderstand   von der Permeabilität   und der Permittivität   des Mediums abhängig:[4]

 

Die Dielektrizitätszahl   von Luft unter Normalbedingungen beträgt etwa  , ihre Permeabilitätszahl   ist nur geringfügig größer als 1. Der Wellenwiderstand der Atmosphäre ist mit ungefähr   gegenüber dem Wellenwiderstand des Vakuums um gut   reduziert.

Die DIN-Norm 1324 verwendet den Begriff „Feldwellenwiderstand“.[5]

LiteraturBearbeiten

  • Gerthsen Physik., Dieter Meschede, 23. Auflage, Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg/New York 2006, ISBN 978-3-540-25421-8, S. 427.
  • Brockhaus abc Physik Band 2 Ma-Z, VEB Brockhaus-Verlag Leipzig, 1989, DDR, ISBN 3-325-00192-0, Eintrag: „Wellenwiderstand“, S. 1095.
  • Hans-Dieter Junge(Hg.): Brockhaus abc Elektrotechnik, VEB F.A. Brockhaus Verlag Leipzig, DDR, 1978, Kapitel: „Leitungsgleichungen“ (mit dem Wellenwiderstand), S. 349–350.
  • Wellenwiderstand im Kapitel: „Abstrahlung und Ausbreitung elektromagnetischer Wellen“, S. 107, In: Martin H. Virnich: Baubiologische EMF-Messtechnik, Grundlagen der Feldtheorie, Praxis der Feldmesstechnik, Hüthig & Pflaum-Verlag, München/Heidelberg, 2012, ISBN 978-3-8101-0328-4.

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. CODATA Recommended Values. NIST, abgerufen am 7. Juli 2019 (englisch, Wert für die magnetische Feldkonstante).
  2. CODATA Recommended Values. NIST, abgerufen am 7. Juli 2019 (englisch, Wert für die Lichtgeschwindigkeit).
  3. Eckart K. W. Moltrecht: Amateurfunklehrgang Technik für das Amateurfunkzeugnis Klasse E. 10. Auflage. vth, Verlag für Technik und Handwerk, Baden-Baden 2016, ISBN 978-3-88180-364-9, Kapitel 8: Das elektromagnetische Feld, S. 59–64, Überschrift „Feldwellenwiderstand“ (Online [abgerufen am 22. Mai 2021]).
  4. Otto Zinke, Heinrich Brunswig, Anton Vlcek: Hochfrequenztechnik Band 1: Hochfrequenzfilter, Leitungen, Antennen. 6. Auflage. Springer, Berlin / Heidelberg / New York u. a. 1999, ISBN 3-540-66405-X.
  5. DIN 1324 – Elektromagnetisches Feld, Teil 3 Elektromagnetische Wellen, Nr. 4. DIN-Taschenbuch Einheiten und Begriffe für physikalische Größen, Beuth, Berlin 1990.