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TEM-Welle
Die Transversalelektromagnetische Welle oder TEM-Welle ist ein Sonderfall einer elektromagnetischen Welle. Bei dieser Welle stehen der elektrische Feldvektor und der magnetische Feldvektor senkrecht aufeinander und beide senkrecht auf dem Poynting-Vektor . Die Größen , und stehen für transversalelektromagnetische Felder über die Gleichung
miteinander in Beziehung. Jede der drei Größen , und ist senkrecht zu den beiden anderen Größen orientiert. TEM-Wellen bilden sich als geführte Wellen zum Beispiel zwischen Außen- und Innenleiter eines Koaxialkabels, oder zwischen parallelem Hin- und Rückleiter einer beliebigen elektrischen Leitung. Man spricht auch beim Fernfeld von Antennen von TEM-Wellen. Dies gilt, sobald die Geometrie der Antenne aufgrund der Distanz zur Antenne einen untergeordneten Einfluss auf die Orientierung der Vektoren hat und daher vernachlässigbar ist. Die Wellenimpedanz einer TEM-Welle beträgt:
- .
Bei reellem μ und spricht man vom Wellenwiderstand. Die Fortpflanzungskonstante in TEM-Wellen beträgt:
- .
transversal-elektrische- und transversal-magnetische Wellen
Außer den TEM-Wellen gibt es TE-Wellen (transversal-elektrische Wellen) und TM-Wellen (transversal-magnetische Wellen). Solche Wellen findet man z. B. in Hohlleitern und auf der Eindraht-Wellenleitung. TE-Wellen werden insbesondere in Hohlleitern auch als H-Wellen bezeichnet, da bei TE-Wellen nur das Magnetische Feld Anteile in der Ausbreitungsrichtung besitzt und die elektrischen Felder sich ausschließlich in der Ebene senkrecht zur Ausbreitungsrichtung, also transversal, befinden. TM-Wellen werden analog als E-Wellen bezeichnet.
TEM Wellen lassen sich grundsätzlich immer in einen TE- und einen TM-Anteil zerlegen. Allerdings muss dazu eine Bezugsfläche angeben werden. Mit dem Normalenvektor der Bezugsfläche gilt:
In Worten: Die transversalen Anteile stehen senkrecht auf der Flächennormalen der Bezugsfläche! Im transversalen Anteil sind keine Komponenten in Richtung von enthalten!
Der transversal-elektrische Modus beschreibt die transversale Struktur des elektrischen Feldes einer Welle, auch bei Lasern, Laserstrahlen und Lichtwellenleitern.
Literatur
- Károly Simonyi: Theoretische Elektrotechnik. 10. Auflage. Barth Verlagsgesellschaft, 1993, ISBN 3-335-00375-6.
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