Der Wellenwiderstand des Vakuums oder Feldwellenwiderstand des Vakuums, auch (charakteristische) Impedanz des Vakuums oder (Feld-)Wellenimpedanz des Vakuums, ist eine physikalische Konstante mit der Einheit Ohm. Er gibt das Verhältnis zwischen den Beträgen der elektrischen Feldstärke und der magnetischen Feldstärke einer elektromagnetischen Welle an, die sich im Vakuum ausbreitet, also:
Im Internationalen Einheitensystem (SI) beträgt der WertDer Wert 120π ergibt sich aus μ0 ≈ 4π·10−7 Vs/Am und c ≈ 3·108 m/s.
Bezeichnung Die Internationale Elektrotechnische Kommission (IEC) und die DKE verwenden die Bezeichnungen „Vakuum-Feldwellenimpedanz“ und „Feldwellenimpedanz des leeren Raums“.International Electrotechnical Commission (IEC): International Electrotechnical Vocabulary (IEV). ref. 705-03-24, characteristic impedance of vacuum (abgerufen am 20. März 2024).Deutsche Ausgabe des IEV – Eintrag 705-03-24, (abgerufen am 20. März 2024).
Die DIN-Norm 1324 von 1990 verwendet den Begriff „Feldwellenwiderstand“.DIN 1324 – Elektromagnetisches Feld, Teil 3 Elektromagnetische Wellen, Nr. 4. DIN-Taschenbuch Einheiten und Begriffe für physikalische Größen, Beuth, Berlin 1990. Auch das Wort „Freiraumwellenwiderstand“ ist geläufig.
Auf Englisch verwenden sowohl die IEC als auch CODATA die Bezeichnung „characteristic impedance of vacuum“.
Die SI-Broschüre verwendet den Ausdruck „charakteristische Impedanz des Vakuums“ (englisch: characteristic impedance of vacuum).Das Internationale Einheitensystem (SI), Deutsche Übersetzung der SI-Broschüre des BIPM, 9. Auflage, PTB-Mitteilungen 135. Jahrgang, Heft 2, Mai 2025. Kap. 2.3.1 S. 19. doi:10.7795/310.20250299. Originalausgabe (französisch, englisch): doi:10.59161/AUEZ1291
Zusammenhang mit anderen Naturkonstanten Der Wellenwiderstand des Vakuums kann aus anderen Naturkonstanten berechnet werden:
Darin sind: die magnetische Feldkonstante, die elektrische Feldkonstante, die Lichtgeschwindigkeit.
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 Medium Bei der Ausbreitung elektromagnetischer Wellen in einem dielektrischen Medium ist der Wellenwiderstand von der Permeabilität und der Permittivität des Mediums abhängig:
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.
Literatur 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.
Einzelnachweise
Kategorie:Elektrodynamik Kategorie:Physikalische Konstante