Neue App: Hertzscher Dipol - Visualisierung der Felder #207

Erstellen einer neuen App, die die Zeit- und Raumabhängigkeit der elektrischen und magnetischen Felder eines schwingenden Dipols visualisiert.

Anzeigemodi:

• Stärke des elektrischen Feldes
• Stärke des magnetischen Feldes

Wahloption:

• nur Nahfeld
• nur Fernfeld
• Nah- und Fernfeld

Schnitte

• Ebene senkrecht zum Dipol durch dessen Mitte
• Dipolebene

Richtig schöne wäre es, wenn alternativ zur Stärke der Felder auch die Feldlinien visualisiert werden könnten. Aber ich habe aktuell noch keine Idee, wie das geht...

Erster Versuch: Stärke des elektrischen Feldes, Kombination Nah- und Fernfeld, Dipolebene

Erster Test unter https://kippenbergs.de/mint-dipol

Bezüglich der Auswahlfelder bräuchte ich hier Hilfe... Folgende Diagramme kann ich anbieten:

1. x-z-Ebene Elektrische Feldlinien (klassisches Bild mit ablösenden E-Feldlinien)

2. x-z-Ebene Elektrische Feldstärke

3. x-z-Ebene Magnetische Feldstärke

4. x-y-Ebene Elektrische Feldstärke

5. x-z-Ebene Magnetische Feldstärke

6. x-y-Ebene Magnetische Feldlinien (kreisförmige Feldlinien)

7. t-x-Diagramm Feldstärken (E und B Feld gemeinsam)

8. t-z-Diagramm Feldstärken (E und B Feld gemeinsam)

Dabei liegt der Dipol in der z-Achse, also

z-Achse: Dipolachse
x-Achse: Senkrecht zur Dipolachse
x-z-Ebene: Parallel zum Dipol
x-z-Ebene: Senkrecht zum Dipol

Nun die Frage: Wie packe ich das sinnvoll in eine Auswahl? Alles in einem Drop-Down-Menu?

Für ein Drop-Down Menu spricht, dass es ja manche Kombi nicht gibt
Für mich wäre auch denkbar - wobei es ,nur' eine externe Sicht ist ohne physikalische Ahnung, ein weiteres Auswahlfeld zu etablieren, mit den Punkten Feldlinie, Feldstärke
und einem zusätzlich wählbaren Diagramm, was ja auch in anderen Apps existiert (vermute, es ist eine ähnliche Darstellungsweise)

Die Ebenenorientierung über ein Auswahlfeld
und die Auswahl elektrisch / magnetisch über ein weiteres Feld
finde ich im Grunde ziemlich übersichtlich und damit passend
Bei dieser Konstellation würden manche Auswahlmöglichkeiten nicht wählbar sein
da bin ich mir nicht sicher, wie gut so etwas unterstützt wird.

Kleiner Hinweis zu den Optionen
die letzte muss vermutlich heißen x-y-Ebene: Senkrecht zum Dipol

Danke! Ich habe es mal mit abhängigen Auswahllisten probiert, der zweite nun verbesserte Prototyp kann unter https://kippenbergs.de/mint-dipole getestet werden.

Achtung: Die URL hat sich geändert

Toll!!!
Könnte man den Dipol noch irgendwie im Simulationsfenster andeuten?
Und zwar, bei Darstellungen entlang der Dipolachse als zwei Kreise entlang der z-Achse, deren Farben sich mit der Ladungsart abwechseln und bei Darstellungen senkrecht zur Dipolachse als ein Kreis mit sich abwechselnder Farbe.
Das würde m. E. zum Verständnis noch mehr beitragen.

Danke für die Idee!

• In der x-z-Ebene lässt sich das relativ einfach umsetzen, die Einschränkung ist allerdings, dass ich den Abstand der beiden Kugeln nicht genau kenne (der wirkt sich nämlich am Ende einfach nur als Faktor in den Feldstärken aus. D.h. doppelter Abstand verdoppelt einfach nur die Feldstärken, aber ändert nichts an der Form der Feldlinien...)
• In der x-y-Ebene bin ich unsicher. Da der exakte Schnitt durch die Dipolmitte gezeigt wird, wäre dort die Ladung eigentlich immer 0. Alternativ könnte ich dort die Stromrichtung visualisieren?

Apropos Richtungen: Könntest du bitte einmal prüfen, ob die Richtungen der elektrischen und magnetischen Feldlinien zum Zeitpunkt 0 (über Reset erreichbar) zusammenpassen?

Neues Update:

• Elektrische und magnetische Feldlinien sind nun "im Takt", d.h. beim Umschalten zwischen den Visualisierungen sollten die Bilder nun passen
• Der Dipol kann in den Schnittbildern nun angezeigt werden, dies erfolgt entweder mit einem + und - Zeichen oder einem Kreuz / Pfeilspitze.

Die Taktung scheint nun schon zu passen, zumindest in Bezug auf Polung und Stromrichtung beim Dipol. Ich komme bei den magn. Feldlinien aber immer noch nicht mit dem Zeitpunkt der Entstehung der drei Feldlinien zurecht. Und mit der Tatsache, dass die Dichte in einem gewissen Abstand vom Dipol dann nochmal zunimmt. Ist das wirklich so?
Und ist im Fernfeld die Phasenverschiebung jetzt wirklich Null? Sieht nicht so aus...

Rollback... Die Phase der elektrischen Feldlinien war gar nicht falsch, sondern die der magnetischen Feldlinien. Das Paper von Prof. Sommer ist also absolut korrekt (nur ich haben einen Faktor übersehen...).

Details in der Anlage, alle Diagramme sind zum selben Zeitpunkt erstellt und aus meiner Sicht nun stimmig.

Erledigt.