ForHosting KIT · Naturwissenschaften

Transmissionskoeffizient

Eine Welle, die aus dem freien Raum mit 377 Ω auf ein Medium mit 150 Ω trifft, lässt rund einundachtzig Prozent ihrer Leistung durch und reflektiert den Rest. Geben Sie beide Feldwellenwiderstände ein und erhalten Sie durchgelassene und reflektierte Leistung. Kostenlos in Ihrem Browser.

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Wenn Sie eingeben
Z1
377
Z2
150
Erhalten Sie
Leistungsübertragung
0,8144630197
T
0,8144630197
Leistungsübertragung (%)
81,4463019706
Leistungsreflexion
0,1855369803

Ein Rechner für den Transmissionskoeffizienten elektromagnetischer Wellen wandelt zwei intrinsische Impedanzen in den Anteil der einfallenden Leistung um, der eine ebene Grenze durchquert. Geben Sie z1 für das Einfallsmedium (η₁ in Ohm) und z2 für das zweite Medium (η₂ in Ohm) ein; das Werkzeug liefert den Leistungs-Transmissionskoeffizienten T gleich vier η₁ η₂ über (η₁ plus η₂) im Quadrat, den komplementären Leistungsreflexionskoeffizienten R, die elektrischen Amplitudenkoeffizienten Γ und τ, die Prozentformen von T und R, eine klare Formelzeichenkette, Substitutionschritte und eine kurze Meldung mit dem elektromagnetischen Ergebnis. Studierende, die Freiraum-zu-Dielektrikum-Hausaufgaben prüfen, Hochfrequenzingenieure, die Fehlanpassungen an Grenzflächen schätzen, und Entwickler, die Elektromagnetik-Unit-Tests schreiben, brauchen denselben geschlossenen Ausdruck, ohne einen Vollwellen-Feldlöser zu öffnen.

Was der Leistungs-Transmissionskoeffizient an einer EM-Grenze bedeutet

Wenn eine homogene ebene elektromagnetische Welle auf eine ebene Grenzfläche zwischen zwei homogenen, isotropen, verlustfreien Medien trifft, wird ein Teil der zeitgemittelten Leistung reflektiert und ein Teil transmittiert. Die intrinsische Impedanz jedes Mediums, η gleich der Quadratwurzel aus μ über ε, setzt das Verhältnis des transversalen elektrischen Feldes zum transversalen magnetischen Feld für eine vorwärtslaufende Welle in diesem Medium. Der Freiraum ist die übliche Referenz: η₀ beträgt etwa 377 Ohm.

Bei senkrechter Inzidenz ist der elektrische Reflexionskoeffizient Γ gleich (η₂ minus η₁) über (η₂ plus η₁) und der elektrische Transmissionskoeffizient τ gleich 2 η₂ über (η₁ plus η₂). Die Leistung, nicht die Feldamplitude, ist das, was die Energieerhaltung einschränkt: der Leistungsreflexionskoeffizient ist R gleich Γ im Quadrat, und für reelle positive Impedanzen ist der Leistungs-Transmissionskoeffizient T gleich eins minus R, was sich zur kompakten Form T gleich 4 η₁ η₂ über (η₁ plus η₂) im Quadrat ausdehnt.

Gleichwertig ist T gleich (η₁ über η₂) mal τ im Quadrat; der Extrafaktor η₁ über η₂ erscheint, weil der Poynting-Fluss sowohl E als auch H nutzt und H gleich E über η ist. Klassische Unterrichtschecks nutzen Freiraum auf ein dichteres Dielektrikum: η₁ nahe 377 Ohm und η₂ kleiner als 377, was T kleiner als eins liefert und einen reflektierten Anteil, der mit der Fehlanpassung wächst.

Wenn die Impedanzen gleich sind, verschwindet Γ, T gleich eins, und die gesamte einfallende Leistung wird transmittiert; wenn eine der Impedanzen die Grenze des perfekten Leiters annähert, fällt T gegen null. Lehrkräfte achten auf die Ablehnung nicht positiver Impedanzen genauso wie auf die Arithmetik: ein Studierender, der η gleich null oder einen negativen Platzhalter einsetzt, hat den physikalischen Bereich dieses Werkzeugs verlassen, und ein stilles NaN oder ein Absolutwert-Fallback würde diesen Fehler verbergen.

Der Prüfpfad berechnet 4 η₁ η₂ über (η₁ plus η₂) im Quadrat mit derselben festen Rundung wie die veröffentlichten Felder neu, sodass eine erfolgreiche Antwort immer Schritte mitliefert, die Sie in Tests oder Arbeitsblättern behaupten können.

Hausaufgabenkontrolle zur Transmission an EM-Grenzflächen

Studierende geben η₁ und η₂ aus Lehrbuchaufgaben Freiraum zu Dielektrikum ein und vergleichen handschriftliches T, R, Γ und τ vor der Abgabe mit einem deterministischen Ergebnis.

Fehlanpassungsschätzung für dielektrische Fenster

Pipelines wandeln Katalog-Impedanzen in die unbeschichtete Leistungstransmission bei senkrechter Inzidenz eines Radoms, Fensters oder Substrats um, bevor Anpassungsschichten budgetiert werden.

Was geschieht, wenn eine intrinsische Impedanz null oder negativ ist?

Die Formeln für verlustfreie Medien verlangen streng positives η.

Ist T das Quadrat des Amplituden-Transmissionskoeffizienten τ?

Nein. Die Energieerhaltung nutzt den Poynting-Vektor, daher T = (η₁/η₂) τ² = 1 − Γ². τ allein zu quadrieren würde die Änderung der Wellenimpedanz ignorieren.

Berechnet dies schrägen Einfall oder polarisationsabhängige Fresnel-Kurven?

Nein. Es liefert nur T, R, Γ und τ bei senkrechter Inzidenz (plus Prozentformen und Schritte) aus zwei reellen positiven intrinsischen Impedanzen. Winkelabhängige Fresnel-Koeffizienten liegen außerhalb des Umfangs.

Was passiert, wenn beide Medien dieselbe Impedanz haben?

Dann wird nichts reflektiert: Die Amplitudenreflexion ist null, die Leistungstransmission eins, und die gesamte einfallende Leistung geht hindurch. Je größer der Unterschied, desto mehr wird reflektiert; nahe an einem idealen Leiter sinkt der durchgelassene Anteil fast auf null.

Welche Impedanz gebe ich für den freien Raum ein?

Der freie Raum hat einen Feldwellenwiderstand von etwa 377 Ohm, den üblichen Bezugswert für das Einfallsmedium. Für jedes andere verlustfreie Medium ist es die Wurzel aus Permeabilität geteilt durch Permittivität.

Ergeben durchgelassene und reflektierte Leistung immer zusammen eins?

Ja, bei reellen, positiven Impedanzen gilt die Energieerhaltung: Die Transmission ist eins minus die Reflexion. Sie erhalten beide Werte als Anteil und zusätzlich in Prozent, dazu die Amplitudenkoeffizienten des elektrischen Felds.

Alles auf dieser Seite ist auch per API verfügbar. Dieser Abschnitt richtet sich an Teams, die es in ihre eigenen Systeme einbinden möchten; alle anderen nutzen einfach das Tool oben.

POSThttps://api.kit.forhosting.com/phys/transmission

Authentifizierung per Bearer-Token. Ein einziger POST stellt die Aufgabe in die Warteschlange; das Ergebnis erhalten Sie per Webhook oder über einen signierten Link.

curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/phys/transmission \
  -H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"z1":377,"z2":150}'
{
  "z1": 377,
  "z2": 150
}
{
  "task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
  "type": "phys.transmission",
  "status": "queued",
  "_links": {
    "result": "/tasks/tsk_…/result"
  }
}

Die API arbeitet asynchron: Sie erhalten sofort eine task_id. Polling ist mit 1 Anfrage pro Sekunde erlaubt.

pro Anfrage$0.002

Der Preis steht auf der Seite – keine Tokens, keine Credits. Fehlgeschlagene Aufgaben werden nicht berechnet.

HTTPCodeBedeutung
401unauthorizedDer API-Schlüssel fehlt oder ist ungültig – prüfen Sie den Authorization-Header (Bearer).
402insufficient_balanceIhr Guthaben reicht für diese Aufgabe nicht aus – Aufladungen verfallen nicht.
404unknown_typeUnbekannter Aufgabentyp – prüfen Sie das Feld „type“ gegen den Katalog.
429rate_limitedZu viele Anfragen – warten Sie kurz; Polling ist mit 1 Anfrage pro Sekunde erlaubt.

Nicht positive Impedanzen werden mit invalid_input abgelehnt, weil die intrinsische Impedanz eines verlustfreien Mediums eine streng positive reelle Zahl ist, nicht null und kein negativer Platzhalter.

Wie Sie die API aufrufen und was zurückkommt

Werte bei oder unter etwa eins mal zehn hoch minus fünfzehn oder unter der veröffentlichten minimalen positiven Untergrenze gelten als nicht positiv und werden abgelehnt. Senden Sie einen JSON-Body mit zwei erforderlichen endlichen Zahlen: z1 für die intrinsische Impedanz des Einfallsmediums in Ohm (Aliase eta1, z_incident, impedance_1) und z2 für das zweite Medium (Aliase eta2, z_transmitted, impedance_2). Beide müssen streng positiv sein und innerhalb der veröffentlichten Absolutgrenze von einer Billion bleiben, damit Summe, Produkt und quadriertes Verhältnis in IEEE-Doppelpräzision auf dem Worker und im Browser endlich bleiben. Bei Erfolg spiegelt die Antwort gerundete z1 und z2 wider, setzt power_transmission und T auf denselben Leistungs-Transmissionskoeffizienten als Bruch zwischen null und eins, power_transmission_percent auf hundertmal T, power_reflection und R auf den komplementären reflektierten Anteil, amplitude_reflection auf Γ, amplitude_transmission auf τ, formula auf die Zeichenkette T gleich 4 η₁ η₂ über (η₁ plus η₂) im Quadrat, units für Ohm-Impedanzen und fraktionierte Leistungskoeffizienten, message auf eine kurze englische Zusammenfassung und steps auf ein geordnetes Array von Substitutionszeilen. Fehlgeschlagene Validierung—fehlende Felder, nicht endliche Zahlen, Werte außerhalb der Absolutgrenzen oder nicht positive Impedanzen—liefert invalid_input und wird nie berechnet. Der Preis ist ein pauschales $0.002 pro erfolgreicher Anfrage mit Einheit item. Bevorzugen Sie JSON-Zahlen statt vorformatierter Zeichenketten, wenn Sie den Client steuern; numerische Zeichenketten, die einem strengen endlichen Muster entsprechen, werden weiterhin akzeptiert, damit Einfügepfade aus Tabellenkalkulationen funktionieren.

Praktische Tipps, Grenzen und verwandte Suchen

Verwenden Sie die intrinsischen Impedanzen bei der Frequenz von Interesse, wenn die Medien dispersiv sind: μ und ε realer Materialien ändern sich über Mikrowellenbänder, sodass ein einzelnes η-Paar eine monochromatische Näherung ist. Halten Sie beide Impedanzen im veröffentlichten positiven Bereich, damit der Nenner nicht kollabiert und der Transmissionskoeffizient nicht in einen nicht endlichen Wert überläuft, den der Löser ablehnen muss. Bevorzugen Sie diese Fähigkeit, wenn Sie bereits zwei positive intrinsische Impedanzen haben und nur den frontalen Leistungs-Transmissionskoeffizienten brauchen; stammt Ihre Quelle aus einem Materialdatenblatt mit εᵣ und μᵣ, bilden Sie zuerst η gleich η₀ mal der Wurzel aus μᵣ über εᵣ und rufen Sie dann dieses Werkzeug auf. Beim Unterrichten paaren Sie Beispiele: Freiraum η₁ gleich 377 Ohm auf η₂ gleich 150 Ohm ergibt eine klare Fehlanpassung mit T unter eins; gleiche Impedanzen η₁ gleich η₂ ergeben T gleich eins und R gleich null; ein kleines, aber noch positives η₂ zeigt eine leiternahe Grenzfläche mit winziger transmittierter Leistung; das Vertauschen der beiden Medien ändert Γ und τ, lässt T und R für verlustfreie reelle η aber unverändert; und z1 oder z2 gleich null demonstriert den harten invalid_input-Pfad. Diese Seite zielt auf Personen, die nach einem Transmissionskoeffizient-Rechner, Leistungstransmission aus intrinsischer Impedanz oder elektromagnetischem Grenzflächen-T aus η₁ und η₂ suchen; sie ist kein winkelabhängiges Fresnel-Kurvenwerkzeug, kein Brewster-Winkel-Polarisatorrechner, kein Kritischer-Winkel-Totalreflexionswerkzeug und kein Mehrschicht-Dünnfilm-Stapel-Löser. Fehlgeschlagene Aufgaben mit invalid_input verbrauchen kein Prepaid-Guthaben, was Explorationsskripte günstig hält, wenn Lernende absichtlich nicht positive η senden. Round-Trip-Checks sind einfach: berechnen Sie 4 η₁ η₂ über (η₁ plus η₂) im Quadrat von Hand oder mit einem Rechner und bestätigen Sie, dass es power_transmission innerhalb derselben Zwölf-Dezimal-Rundung entspricht, und prüfen Sie dann, dass T plus R eins ergibt.

Unit-Tests für Elektromagnetik-Bibliotheken

Erzeugen Sie bekannte Leistungstransmissionen bei senkrechter Inzidenz sowie bewusste Ablehnungen nicht positiver Impedanzen für Kata-Sollwerte und CI-Fixtures.

Was ist der Leistungs-Transmissionskoeffizient einer EM-Welle an einer Grenze?

Es ist der Anteil der einfallenden zeitgemittelten Leistung, der eine ebene Grenzfläche durchquert, T = 4η₁η₂/(η₁+η₂)², wenn eine homogene ebene Welle die Grenze senkrecht trifft. Für verlustfreie reelle Impedanzen gilt T = 1 − R.

Ist der Transmissionskoeffizient-Rechner kostenlos?

Das Browser-Werkzeug ist kostenlos und läuft lokal. API-Aufrufe nutzen vorausbezahltes KIT-Guthaben zu $0.002 pro erfolgreicher Anfrage; fehlgeschlagene Aufgaben werden nie berechnet.

Vollständige KIT-Dokumentation lesen →