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Elektrodynamik

Als Teilgebiet der Physik beschäftigt sich die klassische Elektrodynamik mit bewegten elektrischen Ladungen sowie den zugehörigen elektrischen und magnetischen Feldern. Zum Begründer der Elektrodynamik wurde der schottische Physiker James Clerk Maxwell auserkoren, der zwischen 1861 und 1864 die nach ihm benannten Maxwellgleichungen aufstellte (Berechnungsgrundlage für Phänomene dieser Art). Des Weiteren stützt sich das Teilgebiet auf die Erkenntnisse zur elektromagnetischen Wechselwirkung.

Der Elektrodynamik gegenüber stehen Elektrostatik und Magnetostatik, welche primär die ruhenden elektrischen Ladungen und deren Felder bzw. ungeladene Leiter und konstante Magnetfelder erforschen. Weil die Elektrodynamik ebenso die elektromagnetischen Wellen (zum Beispiel Licht) untersucht, greifen auch andere physikalische Teilgebiete wie die Optik auf dieses Wissen zu.

Mit was beschäftigt sich die Elektrodynamik?

Der Elektromagnetismus liefert die zugrundeliegende Erklärung für magnetische und elektrische Phänomene. Mit der Elektrodynamik existiert wiederum eine physikalische Theorie, um den Elektromagnetismus zu beschreiben, weshalb auch von theoretischer Elektrodynamik gesprochen wird.

Im Fokus der Elektrodynamik steht die Erkenntnis, dass Elektrizität und Magnetismus eng miteinander verbunden sind. D.h. zum einen erzeugen bewegte Ladungen Magnetfelder, aber zum anderen sind es auch die veränderlichen Magnetfelder, welche elektrische Ströme und Spannungen entstehen lassen. Meist können elektromagnetische Phänomene sowohl in der Materie als auch im Vakuum beschrieben werden.

Die Maxwellgleichungen gelten bis heute als zutreffend. So konnte man mit ihrer Hilfe nachweisen, dass es elektromagnetische Wellen geben muss und wie diese auf Materie wirken. Die Erkenntnisse der Elektrodynamik haben damit seit jeher einen großen Einfluss auf Wissenschaft und Technologie (Radiowellen, Röntgenstrahlung, Mikrowellen, Wärmeisolation usw.).

Was hat die Elektrodynamik mit der Relativitätstheorie zu tun?

Lange Zeit konnte man sich nicht erklären, wie sich elektromagnetische Wellen ausbreiten. Viele Physiker gingen deshalb von der Existenz des sogenannten Äthers aus, einem Medium zum Transport dieser Wellen. Es war der junge Albert Einstein, der 1905 mit der Formulierung seiner Theorie zur Elektrodynamik bewegter Körper mit dem Äther Schluss machte und eine neue Theorie entwarf: Die Spezielle Relativitätstheorie (wurde unter Berücksichtigung der Gravitation später zur Allgemeinen Relativitätstheorie).

Demnach gelten alle physikalischen Gesetze in allen unbeschleunigten Bezugssystemen. Alles ist relativ und es gibt auch kein besonderes Medium. Raum und Zeit sind miteinander verbunden. Das besondere an den Maxwellgleichungen war, dass Einstein sie für seine relativistische Elektrodynamik verwenden konnte, obwohl der Zusammenhang zwischen Magnetismus und den Ladungsverteilungen auf Grund relativistischer Effekte für Maxwell selbst noch gar nicht bekannt war.