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-   -   Gibt es Magnetfelder wirklich? (http://www.quanten.de/forum/showthread.php5?t=1614)

Benjamin 25.07.10 13:31
Gibt es Magnetfelder wirklich?
 
Es zeigt sich bei einer relativistischen Betrachtung der Lorentzkraft, dass sich zum Beispiel die Wechselwirkung einer bewegten Ladung im Magnetfeld eines stromdurchflossenen Leiters allein mit einem elektrischen Feld erklären lässt.

Sie dazu diesen Artikel.

Genauer gesagt ist es so, dass sich Magnetfeld und elektrisches Feld abhängig vom Beobachter ineinander transformieren. Was ein Beobachter als Wirkung eines elektrischen Feldes interpretiert, interpretiert ein anderer als Wirkung eines magnetischen Feldes.


Interessant finde ich folgende Anschauung:
Die Wechselwirkung einer Ladung q mit einem elektromagnetischen Feld wird in der klassischen Elektrodynamik über folgende Beziehung beschrieben:

F = q (E + v x B)

Wobei v die Geschwindigkeit der Ladung q, E das elektrische Feld und B das magnetische Feld sind.

Diese Beziehung sagt uns, dass, wann immer wir uns in das Bezugssystem der Ladung setzen, sich die Kraft F auf diese Ladung über ein rein elektrisches Feld erklären lassen muss. Das deshalb, weil im Bezugssystem der Ladung die Geschwindigkeit v immer Null ist.
Ich interpretiere dies dahin, dass aus der Sicht der Ladung diese immer auf das elektrische Feld ihrer Umgebung reagiert. Für die Ladung selbst existiert gar kein Magnetfeld, auf das sie reagieren könnte, weil ja nach obiger Beziehung v kreuz B immer Null sein muss, weil v=0 aus Sicht der Ladung. Die wirkende Kraft F muss daher rein durch das E-Feld zustande kommen.

Die B-Feld-Komponente unserer Gleichung hat nur Relevanz, wenn wir uns NICHT IM BEZUGSSYSTEM der Ladung aufhalten. Denn nur dann ist v ungleich Null und v kreuz B kann einen Anteil zu der Kraft F liefern.

Das heißt, dass das Magnetfeld dieser Anschauung nach - so würde ich sagen - nur eine Art Hilfsfeld ist, das wir für unsere Beschreibung benötigen, wenn wir uns nicht im Bezugssystem der Ladung befinden. Und für gewöhnlich tun wir das ja nicht.

Gibt es also Magnetfelder gar nicht? Was meint ihr dazu?

(Ich bitte darum, auf die von mir angeführte Anschauung einzugehen.)

EMI 25.07.10 14:05
AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?
 
Zitat:
Zitat von Benjamin (Beitrag 52899)
Sie dazu diesen Artikel.
Man findet dazu auch hier im Forum was Benjamin.
zB.:
Zitat:
Zitat von EMI
Betrachten wir zwei zum Beobachter bewegte el.Ladungen q1 und q2.
Die Verbindungslinie zwischen den el.Ladungen sei senkrecht zu den paralellen Geschwindigkeiten v1 und v2.
Nach Coulomb ist die Kraft zwischen den el.Ladungen:
Fc = (1/4*Π*εo) * (q1*q2/r²)

Die el.Feldlinien durchsetzen eine gedachte Fläche L1*L2
Die el.Feldstärke ist dann am Ort von q2:
|E|= (1/4*Π*εo) * (q1/r²)
oder anders durch die Feldliniendichte:
|E|= N/L1*L2 mit N=Anzahl der Feldlinien.

Man erhält:
Fc = N*q2/L1*L2

Einen mit q2 mitbewegten Beobachter erscheint die Länge L1 verkürzt. Die Zahl der Feldlinien ist dieselbe. Es erhöht sich die Feldliniendichte:
L1' = L1/γ , mit γ=1/√(1-v²/c²)
und damit auch die Coulombkraft:
F'c = N*q2*γ/L1*L2

Die Relativgeschwindigkeit v der beiden Geschwindigkeiten v1 und v2 ist mit dem Additionstheorem der SRT zu berechnen:
v=(v1-v2)/(1-v1*v2/c²)

1-v²/c² = (1+v/c)*(1-v/c)
1-v²/c² = (c²-v1²) * (c²-v2²) / (c²-v1*v2)²

damit erhält man:

F'c = (q1*q2/4*Π*εo*r²) * ((1-v1*v2/c²)/√(1-v1²/c²)*(1-v2²/c²))

Bei Elektronenbewegungen in Leitern ist v viel kleiner c. Deshalb ist:
γ ≈ 1 + v²/2*c² und durch diese Vereinfachung erhalten wir:

F'c = (q1*q2/4*Π*εo*r²) * ((1+v1²/2*c²) * (1+v2²/2*c²) * (1-v1*v2/c²))

Ausmultipliziert und die Glieder höher als zweiter Ordnung vernachlässigt, ergibt:

F'c = (q1*q2/4*Π*εo*r²) * (1 + (v1-v2)²/2*c²)

hier sehen wir das man zu der "reinen" Coulombkraft einen Zusatzbetrag erhält:

dFc = (q1*q2/4*Π*εo*r²) * ((v1-v2)²/2*c²)

Dieses dFc setzt sich aus vier Anteilen zusammen. Die Elektronen -q1 und -q2 bewegen sich durch je einen Leiter mit den positiven Gitterionen +q1 und +q2.

1. -q1 und -q2 es folgt dFc1 = + (q1*q2/4*Π*εo*r² *2*c²) * (v1-v2)²

2. -q1 und +q2 es folgt dFc2 = - (q1*q2/4*Π*εo*r² *2*c²) * (v1-0)²

3. +q1 und -q2 es folgt dFc3 = - (q1*q2/4*Π*εo*r² *2*c²) * (0-v2)²

4. +q1 und +q2 es folgt dFc4 = + (q1*q2/4*Π*εo*r² *2*c²) * (0-0)²

aufsummiert folgt für die Gesamtzusatzkraft:

dFcGes = - (q1*q2/4*Π*εo*r²) * (v1*v2/c²)

Die Zusatzkraft ist anziehend da die Geschwindigkeiten paralelle sind.
dFc1 verschwindet bei v1=v2.

aufsummiert folgt für die Gesamtzusatzkraft:
dFcGes = - (q1*q2/4*Π*εo*r²) * (v1*v2/c²)

Mit dieser Zusatzkraft lässt sich nun das Biot-Savartsche Gesetz folgern.
Für den Strom I gilt I=q/t und mit v=L/t folgt: I*L = q*v
damit wird:

dFcG = - (I1*L1)*(I2*L2) / 4*Π*εo*r²*c²

Mit B = F/I*L und I1*L1=I2*L2=I*L folgt:

B = - I*L/4*Π*εo*r²*c²

und schließlich erhalten wir mit:
εo*µo = 1/c² sowie H=B/µo
die Beziehung von BIOT und SAVART für die magnetische Feldstärke:

H = - I*L/4*Π*r²
Gruß EMI

Hawkwind 25.07.10 14:46
AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?
 
Zitat:
Zitat von Benjamin (Beitrag 52899)
Es zeigt sich bei einer relativistischen Betrachtung der Lorentzkraft, dass sich zum Beispiel die Wechselwirkung einer bewegten Ladung im Magnetfeld eines stromdurchflossenen Leiters allein mit einem elektrischen Feld erklären lässt.

Sie dazu diesen Artikel.

Genauer gesagt ist es so, dass sich Magnetfeld und elektrisches Feld abhängig vom Beobachter ineinander transformieren. Was ein Beobachter als Wirkung eines elektrischen Feldes interpretiert, interpretiert ein anderer als Wirkung eines magnetischen Feldes.


Interessant finde ich folgende Anschauung:
Die Wechselwirkung einer Ladung q mit einem elektromagnetischen Feld wird in der klassischen Elektrodynamik über folgende Beziehung beschrieben:

F = q (E + v x B)

Wobei v die Geschwindigkeit der Ladung q, E das elektrische Feld und B das magnetische Feld sind.

Diese Beziehung sagt uns, dass, wann immer wir uns in das Bezugssystem der Ladung setzen, sich die Kraft F auf diese Ladung über ein rein elektrisches Feld erklären lassen muss. Das deshalb, weil im Bezugssystem der Ladung die Geschwindigkeit v immer Null ist.
Ich interpretiere dies dahin, dass aus der Sicht der Ladung diese immer auf das elektrische Feld ihrer Umgebung reagiert. Für die Ladung selbst existiert gar kein Magnetfeld, auf das sie reagieren könnte, weil ja nach obiger Beziehung v kreuz B immer Null sein muss, weil v=0 aus Sicht der Ladung. Die wirkende Kraft F muss daher rein durch das E-Feld zustande kommen.

Die B-Feld-Komponente unserer Gleichung hat nur Relevanz, wenn wir uns NICHT IM BEZUGSSYSTEM der Ladung aufhalten. Denn nur dann ist v ungleich Null und v kreuz B kann einen Anteil zu der Kraft F liefern.

Das heißt, dass das Magnetfeld dieser Anschauung nach - so würde ich sagen - nur eine Art Hilfsfeld ist, das wir für unsere Beschreibung benötigen, wenn wir uns nicht im Bezugssystem der Ladung befinden. Und für gewöhnlich tun wir das ja nicht.

Gibt es also Magnetfelder gar nicht? Was meint ihr dazu?

(Ich bitte darum, auf die von mir angeführte Anschauung einzugehen.)
Nun ja, mit analogen Argumenten könnte ich argumentieren: gibt es Bewegungsenergie wirklich. Schließlich ist immer ein System wählbar, in dem sie Null ist. Ich denke, das ist aber kein Grund am Nutzen dieses Konzeptes zu zweifeln; sie zeigt ihre Realität sehr deutlich, wenn du gegen einen Baum rast. Nun gut, wenn im Ruhesystem des Baumes geruht hättest, wäre wirklich nichts passsiert. :)

Bezüglich magnetischer Felder: solche, die durch bewegte Ladungen verursacht werden, lassen sich wegtransformieren. Was ist aber mit dem magnetischen Moment des Elektrons ? Es gibt kein System, in dem es verschwindet. Oder im Makroskopischen: lässt sich das Feld eines Stabmagneten wegtransformieren ? Sicher nicht.

Meine Meinung: man kann kaum anzweifeln, dass Magnetfelder real sind. Der Realitätsbegriff der Physik basiert auf Messungen und Magnetfelder sind messbar. Abhängigkeiten vom Beobachter gibt es für fast alle physikalischen Größen - es sei denn, es sind Skalare (wie etwa Ruhemasse oder Eigenzeit in der SRT). Es macht für mich aber keinen Sinn, allen anderen Größen ihre Relevanz abzusprechen.

Benjamin 25.07.10 15:34
Zitat:
Zitat von Hawkwind (Beitrag 52901)
Nun ja, mit analogen Argumenten könnte ich argumentieren: gibt es Bewegungsenergie wirklich. Schließlich ist immer ein System wählbar, in dem sie Null ist. Ich denke, das ist aber kein Grund am Nutzen dieses Konzeptes zu zweifeln;
Den Nutzen vom Konzept des Magnetfeldes bzweifle ich ja nicht. Den Vergleich mit der Bewegungsenergie erachte ich aber nicht als brauchbar.

Es geht mir um etwas anderes, und zwar um den wirklichen Wirkungsmechanismus der Natur. Ein Elektron selbst kümmert sich wohl kaum um Transformation zwischen Feldern, es folgt einem von der Natur auferlegten Mechanismus.

Die Fragestellung führt uns dazu, wie ein Elektron Information mit seiner Umgebung austauscht. Die Information, die ein bewegtes Elektron erreicht, ist offenbar eine andere, als die Information, die ein ruhender Beobachter hat. Der ruhende Beobachter sieht z.B. kein E-Feld, das Elektron aber sehr wohl. Das Elektron reagiert auf dieses Feld. Historisch hat es sich so entwickelt, dass der Mensch als ruhender Beobachter ein weiteres Feld eingeführt hat, um das Verhalten des Elektrons zu erklären. Dieses ist das Magnetfeld. (Ich rede hier vom Magnetfeld stromdurchflossener Leiter.) Aber es ist, so wie ich das sehe, nur ein bequemer Formalismus, der die Beschreibung erleichtert.
Der wirkliche Mechanismus ist offenbar auf EIN Feld zurückzuführen, nämlich das E-Feld.

Zitat:
Bezüglich magnetischer Felder: solche, die durch bewegte Ladungen verursacht werden, lassen sich wegtransformieren. Was ist aber mit dem magnetischen Moment des Elektrons ? Es gibt kein System, in dem es verschwindet. Oder im Makroskopischen: lässt sich das Feld eines Stabmagneten wegtransformieren ? Sicher nicht.
Dieses "sicher nicht" empfinde ich als eine sehr vorschnelle Beurteilung der Sachlache. Erstens ist "wegtransformieren" in meinen Augen eine falsche Bezeichnung für das Vorgehen. Wir wollen nicht das B-Feld wegtransformieren, sondern zeigen, dass die Bewegung auf ein E-Feld zurück geführt werden kann. Zweitens denke ich nicht, dass du sagen kannst, es wäre nicht möglich, das magnetische Moment eines Elektrons auf ein E-Feld zurückzuführen. Zumal wir nicht einmal genau wissen, wie dieses magnetische Moment entsteht.
Die Erklärung liegt aber nahe, dass es sich dabei um eine Art Kreisstrom handelt. Zumindest kann man ein solches Moment mathematisch wie das B-Feld eines Kreisstromes behandeln, von dessen Quantelung jetzt einmal abgesehen, immerhin ist dies nur eine klassische Betrachtung. Die Kraft auf ein Elektron, das mit dem Magnetfeld eines Kreisstromes wechselkwirkt, muss meines Erachtens aber auf ein E-Feld zurückzuführen sein, da die Beziehung

F = q(E + v x B)

hier nach wie vor gilt, und es genauso ein Bezugssystem geben muss, in dem v=0 ist. Wir können uns problemlos in das Bezugssystem eines Elektrons setzen, dass bei einem Kreisstrom vorbeifliegt.

Zitat:
Meine Meinung: man kann kaum anzweifeln, dass Magnetfelder real sind. Der Realitätsbegriff der Physik basiert auf Messungen und Magnetfelder sind messbar.
Das hat nichts mit der Frage zu tun. Klar kannst du so etwas wie ein Magnetfeld messen. Aber die eigentliche Frage ist, ob du jetzt ein Magnetfeld oder ein elektrisches Feld misst.
Die Frage ist auch interessant in Hinblick auf magnetische Monopole. Ist das Magnetfeld nämlich auf ein E-Feld zurückzuführen, kann es m.E. keine mag. Monopole geben.

RoKo 25.07.10 16:05
AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?
 
Hallo zusammen,

wenn ich im Zug sitze, fährt die Landschaft an mir vorbei. Die Geschwindigkeit ist also nicht null. Sie hat nur einen anderen Bezug.

v x B ist die Beziehung zwischen Elektron und Magnetfeld. Betrachte ich das Elektron als ruhend, dann bewegt sich das Magnetfeld. Die Geschwindigkeit ist also nicht null, sondern hat nur einen anderen Bezug. Aus der Sicht des Elektrons bleibt es ja auch in Ruhe. Nur der Rest des Universums bewegt sich.

Ich kann da jedenfalls kein Problem erkennen.

EMI 25.07.10 16:22
AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?
 
Zitat:
Zitat von Hawkwind (Beitrag 52901)
Meine Meinung: man kann kaum anzweifeln, dass Magnetfelder real sind.
Die Maxwellschen Gleichungen sind gegenüber der Lorentztrafo invariant.
Es hängt von der Wahl des BS ab, ob eine el. oder mag.Feldstärke vorhanden ist.
Die Charakterisierung eines Feldes als el. oder mag. hängt von der Relativbewegung zwischen el.Ladung und Beobachter ab.
Ob ein Feld eine el. oder mag.Feldstärke hat, kann man nicht absolut sondern nur relativiert aussagen.
Die Tatsache, dass el. und mag.Feld vereinheitlicht darstellbar sind, beschreibt man mit dem mathematischen Kalkül eines Tensors.
So zeigen z.B. die Vierertensoren, dass sich offenbar nicht zsammenhängende physikalische Begriffe zu neuen Grundbegriffen vereinheitlichen.
Der Feldstärketensor umfasst hier die Spannungs-, Energiestrom-, Impuls- und Energiedichte.
Impuls und Energie verschmelzen zum Viererimpuls; Strom und Ladungsdichte zur Viererstromdichte.

Der Magnetismus ist ein relativistischer Effekt elektrischer Vorgänge, es gibt keinen selbständigen, "wahren" Magnetismus.
Auf Grund der bei Bewegungsvorgängen el.Ladungen vorzunehmenden relativistischer Transformationen ergibt sich eine zur Coulombkraft Fc zusätzlich auftretende Kraft ∆F, die durch das Gesetz von BIOT und SAVART erfasst ist.(siehe: http://www.quanten.de/forum/showpost...00&postcount=2)

Das mag.Feld ist ein Scheinfeld des el.Feldes. Gerade deshalb sind die Maxwell-Gleichungen unsymmetrisch.
Die Benennung mag.Feld ist an sich falsch.
Es gibt nur ein el.Feld durch ruhende el.Ladung. Dann noch eine "Zusatzkomponente" zum el.Feld durch bewegte el.Ladungen.
Dieser Zusatzkomponente hat man historisch einen eigenen Namen verpasst, weil man (auch Maxwell) es halt noch nicht so genau wusste.
Die "Zusatzkomponente" durch bewegte el.Ladung nennt man mag.Feld. Ein Feld was es eigenständig nicht gibt, es scheint nur so.
Die einzige Ursache für alle el.mag.Erscheinungen ist die el.Ladung!


Gruß EMI

PS: Wenn ich ein Elektron mit Spinn 1/2 wäre, würde ich kein mag.Moment haben. Dafür wäre meine el.geladene "Umgebung" ziemlich magnetisch.;)

Hawkwind 25.07.10 16:32
AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?
 
Nur, wenn man schon Elektrodynamik und Lorentz-Transformationen diskutiert, dann wäre es auch naheliegend, die Maxwell-Gleichungen in der manifest kovarianten Form - d.h. heisst unter Einführung eines Vierer-Vektors (des "4-Potenzials") - zu diskutieren. Aus diesem lassen sich dann die 3-komponentigen E wie H -Felder beide ableiten.

http://theory.gsi.de/~vanhees/faq/qft/node11.html


Ich finde, es gibt weder E noch H-Felder; nur das 4-Potenzial ist real. :)

Letztlich ein Streit um des Kaisers Bart ... .

Es ist eine ganz andere Frage, ob es Teilchen geben könnte, die magnetische Quellen sind ("Monopole"); manche (noch spekulative) Modelle sagen so etwas durchaus voraus.

Hawkwind 25.07.10 16:49
AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?
 
Zitat:
Zitat von Benjamin (Beitrag 52903)
Den Nutzen vom Konzept des Magnetfeldes bzweifle ich ja nicht. Den Vergleich mit der Bewegungsenergie erachte ich aber nicht als brauchbar.

Es geht mir um etwas anderes, und zwar um den wirklichen Wirkungsmechanismus der Natur. Ein Elektron selbst kümmert sich wohl kaum um Transformation zwischen Feldern, es folgt einem von der Natur auferlegten Mechanismus.

Die Fragestellung führt uns dazu, wie ein Elektron Information mit seiner Umgebung austauscht. Die Information, die ein bewegtes Elektron erreicht, ist offenbar eine andere, als die Information, die ein ruhender Beobachter hat. Der ruhende Beobachter sieht z.B. kein E-Feld, das Elektron aber sehr wohl. Das Elektron reagiert auf dieses Feld. Historisch hat es sich so entwickelt, dass der Mensch als ruhender Beobachter ein weiteres Feld eingeführt hat, um das Verhalten des Elektrons zu erklären. Dieses ist das Magnetfeld. (Ich rede hier vom Magnetfeld stromdurchflossener Leiter.) Aber es ist, so wie ich das sehe, nur ein bequemer Formalismus, der die Beschreibung erleichtert.
Der wirkliche Mechanismus ist offenbar auf EIN Feld zurückzuführen, nämlich das E-Feld.



Dieses "sicher nicht" empfinde ich als eine sehr vorschnelle Beurteilung der Sachlache. Erstens ist "wegtransformieren" in meinen Augen eine falsche Bezeichnung für das Vorgehen. Wir wollen nicht das B-Feld wegtransformieren, sondern zeigen, dass die Bewegung auf ein E-Feld zurück geführt werden kann. Zweitens denke ich nicht, dass du sagen kannst, es wäre nicht möglich, das magnetische Moment eines Elektrons auf ein E-Feld zurückzuführen. Zumal wir nicht einmal genau wissen, wie dieses magnetische Moment entsteht.
Die Erklärung liegt aber nahe, dass es sich dabei um eine Art Kreisstrom handelt. Zumindest kann man ein solches Moment mathematisch wie das B-Feld eines Kreisstromes behandeln, von dessen Quantelung jetzt einmal abgesehen, immerhin ist dies nur eine klassische Betrachtung. Die Kraft auf ein Elektron, das mit dem Magnetfeld eines Kreisstromes wechselkwirkt, muss meines Erachtens aber auf ein E-Feld zurückzuführen sein, da die Beziehung

F = q(E + v x B)

hier nach wie vor gilt, und es genauso ein Bezugssystem geben muss, in dem v=0 ist. Wir können uns problemlos in das Bezugssystem eines Elektrons setzen, dass bei einem Kreisstrom vorbeifliegt.



Das hat nichts mit der Frage zu tun. Klar kannst du so etwas wie ein Magnetfeld messen. Aber die eigentliche Frage ist, ob du jetzt ein Magnetfeld oder ein elektrisches Feld misst.
Die Frage ist auch interessant in Hinblick auf magnetische Monopole. Ist das Magnetfeld nämlich auf ein E-Feld zurückzuführen, kann es m.E. keine mag. Monopole geben.
Richtig, bislang hat man noch keine magnetischen Monople beobachtet, aber es gibt durchaus Quellen magnetischer Dipolfelder (jedes geladene Teilchen mit Spin). Dieses magnetische Moment ist eine Eigenschaft dieses Teilchens, die nicht ignoriert werden und auch nicht auf ein elektrisches Feld zurückgeführt werden kann; es verschwindet auch im Ruhesystem des Teilchens nicht.

Oder denk mal an elektromagnetische Wellen. Diese breiten sich aus, indem eine veränderliches H-Feld ein E-Feld induziert und umgekehrt. Ohne H-Feld geht das einfach nicht.

EMI 25.07.10 16:58
AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?
 
Zitat:
Zitat von Hawkwind (Beitrag 52908)
Es ist eine ganz andere Frage, ob es Teilchen geben könnte, die magnetische Quellen sind ("Monopole"); manche (noch spekulative) Modelle sagen so etwas durchaus voraus.
Soweit ich gehört habe ist wohl zumindest die Existens elektrischer Elementarladungen bereits experimentell nachgewiesen.
Die gibt's sogar in Kaisers Bart.


Zitat:
Zitat von Hawkwind
Dieses magnetische Moment ist eine Eigenschaft dieses Teilchens, die nicht ignoriert werden und auch nicht auf ein elektrisches Feld zurückgeführt werden kann; es verschwindet auch im Ruhesystem des Teilchens nicht.
Natürlich verschwindet das mag.Moment eines Teilchens wenn ich mich mit diesem "mitdrehe".

Eyk van Bommel 25.07.10 17:05
AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?
 
Zitat:
Natürlich verschwindet das mag.Moment eines Teilchens wenn ich mich mit diesem "mitdrehe".
Dann dürfen sie sich aber nicht mit c drehen –oder EMI?

Gruß
EVB

EMI 25.07.10 17:25
AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?
 
Zitat:
Zitat von Eyk van Bommel (Beitrag 52914)
Dann dürfen sie sich aber nicht mit c drehen –oder EMI?
Wer sagt denn, das sich die Elementarteilchen mit c "drehen" Eyk?
Wir wissen noch nicht was Spin eigentlich ist.

Gruß EMI

eigenvector 25.07.10 17:27
AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?
 
E- und B-Feld sind nicht unabhängig voneinander, das ist sicherlich richtig.
Allerdings mag es mir nicht so recht gelingen, die magnetische Komponente einer ebenen elektromagnetischen Welle mit einer Lorentztransformation wegzutransformieren.
Oder hab ich mich da nur verrechnet?

EMI 25.07.10 18:11
AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?
 
Zitat:
Zitat von eigenvector (Beitrag 52917)
Allerdings mag es mir nicht so recht gelingen, die magnetische Komponente einer ebenen elektromagnetischen Welle mit einer Lorentztransformation wegzutransformieren.
Ist mir was entgangen?
Sind wir jetzt bei el.mag.Wellen?:confused:

Eyk van Bommel 25.07.10 18:17
AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?
 
Zitat:
Wer sagt denn, das sich die Elementarteilchen mit c "drehen" Eyk?
Das war nur für mein Verständnis EMI. Dass sich etwas mit Ruhemasse mit c dreht, wäre ja sowieso nicht möglich? Somit ist die Ladung – so wie du ja immer sagst – mit der Masse verbunden. Das war nur für mein Verständnis EMI.
Zitat:
Wir wissen noch nicht was Spin eigentlich ist.
Aber es hat eine - hmmm – unter c Komponente? Nur für mein Verständnis.

Oder anders: Der Spin, wenn man ihn als Drehimpuls versteht "bewegt" sich mit v <c.

Gruß
EVB

Hawkwind 26.07.10 08:30
AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?
 
Zitat:
Zitat von EMI (Beitrag 52912)
archive_inq_msg_pendmrg.sqlSoweit ich gehört habe ist wohl zumindest die Existens elektrischer Elementarladungen bereits experimentell nachgewiesen.
Die gibt's sogar in Kaisers Bart.
Nu lass doch mal die Wortverdrehereien; ich sprach von magnetischen Monopolen. :(

Zitat:
Zitat von EMI (Beitrag 52912)
Natürlich verschwindet das mag.Moment eines Teilchens wenn ich mich mit diesem "mitdrehe".
Na , dann dreh dich mal mit. :)

Hawkwind 26.07.10 08:51
AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?
 
Zitat:
Zitat von eigenvector (Beitrag 52917)
E- und B-Feld sind nicht unabhängig voneinander, das ist sicherlich richtig.
Allerdings mag es mir nicht so recht gelingen, die magnetische Komponente einer ebenen elektromagnetischen Welle mit einer Lorentztransformation wegzutransformieren.
Oder hab ich mich da nur verrechnet?
Das wäre auch sehr erstaunlich, wenn es dir gelingen würde, denn ohne magnetische Komponente könnte sich eine elm. Welle gar nicht fortpflanzen.

Das Verdienst von Maxwell war es, die Beschreibung elektrischer und magnetischer Phänomene vereinheitlicht zu haben; er hat magnetische Felder keineswegs abgeschafft.

JoAx 26.07.10 09:12
AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?
 
Hallo Hawkwind!

Zitat:
Zitat von Hawkwind (Beitrag 52951)
Das Verdienst von Maxwell war es, die Beschreibung elektrischer und magnetischer Phänomene vereinheitlicht zu haben; er hat magnetische Felder keineswegs abgeschafft.
Das ist wahr, aber genau das legt nahe, dass beide Effekte auf einen einzigen zurückgeführt werden können (sollen/müssen). Das ist aber kein Gegenstand der Maxwell-Theorie sebst, erst mit den relativistischen Effekten wird deutlich, wie es geht (mehr oder weniger).


Gruss, Johann

Benjamin 26.07.10 11:10
AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?
 
Zitat:
Zitat von EMI (Beitrag 52907)

Der Magnetismus ist ein relativistischer Effekt elektrischer Vorgänge, es gibt keinen selbständigen, "wahren" Magnetismus.
[...]

Das mag.Feld ist ein Scheinfeld des el.Feldes. Gerade deshalb sind die Maxwell-Gleichungen unsymmetrisch.
Die Benennung mag.Feld ist an sich falsch.
Es gibt nur ein el.Feld durch ruhende el.Ladung. Dann noch eine "Zusatzkomponente" zum el.Feld durch bewegte el.Ladungen.
Dieser Zusatzkomponente hat man historisch einen eigenen Namen verpasst, weil man (auch Maxwell) es halt noch nicht so genau wusste.
Die "Zusatzkomponente" durch bewegte el.Ladung nennt man mag.Feld. Ein Feld was es eigenständig nicht gibt, es scheint nur so.
Die einzige Ursache für alle el.mag.Erscheinungen ist die el.Ladung!
Genau so sehe ich das auch! Darauf wollte ich hinaus.

Hawkwind 26.07.10 11:16
AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?
 
Zitat:
Zitat von JoAx (Beitrag 52952)
Hallo Hawkwind!



Das ist wahr, aber genau das legt nahe, dass beide Effekte auf einen einzigen zurückgeführt werden können (sollen/müssen). Das ist aber kein Gegenstand der Maxwell-Theorie sebst, erst mit den relativistischen Effekten wird deutlich, wie es geht (mehr oder weniger).


Gruss, Johann
Hi Johann,

Maxwell hat gezeigt, dass magnetische und elektrische Felder keine voneinander unabhängigen Phänomene sind; das äußert sich darin, dass seine partiellen Differentialgleichungen für E und H-Felder miteinander gekoppelt sind. Hätte er bereits von Lorentz-Transformationen gewusst, so hätte er eine Chance gehabt, zu erkennen, dass beide Felder auf ein einziges 4-komponentiges Vektorpotenzial zurückgeführt werden können, das unter Lorentz-Transformationen wie ein Vierervektor transformiert. Aber diese Aufgabe blieb Lorentz, Minkowski & Co erhalten.

Jedenfalls kann die elektromagnetische Wechselwirkung nicht allein auf elektrische Felder zurückgeführt werden. Wenn es nach derzeitigem Stand auch keine magnetischen Ladungen ("Monopole") gibt, so ist jedes sich zeitlich ändernde elektrische Feld Ursache eines magnetischen Feldes und umgekehrt.

Ich denke, es lohnt nicht, sich da noch weiter drüber auszulassen.

MfG,
Hawkwind

Benjamin 26.07.10 11:16
Zitat:
Zitat von Hawkwind (Beitrag 52911)
Richtig, bislang hat man noch keine magnetischen Monople beobachtet, aber es gibt durchaus Quellen magnetischer Dipolfelder (jedes geladene Teilchen mit Spin). Dieses magnetische Moment ist eine Eigenschaft dieses Teilchens, die nicht ignoriert werden und auch nicht auf ein elektrisches Feld zurückgeführt werden kann; es verschwindet auch im Ruhesystem des Teilchens nicht.
Woher willst du wissen, dass man das mag. Moment von Elektronen nicht auf eine elektr. Ladung zurückführen kann? Da bin ich jetzt aber gespannt! Denn soweit ich weiß, wissen wir nicht wie der Spin entsteht. Bis dato wurde er als elementare Eigenschaft hingenommen, was aber m.E. freilich nicht heißt, er wäre entstünde nicht durch eine Art Eigendrehimpuls einer elektr. Ladung, also einem Kreisstrom z.B.

Jogi 26.07.10 11:22
AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?
 
Hi.

Mal ein kleiner Einwurf, nur so zum Nachdenken:

Elektrische Monopole gibt's mit negativer und positiver Ladung.;)


Gruß Jogi

Hawkwind 26.07.10 11:23
AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?
 
Zitat:
Zitat von Benjamin (Beitrag 52959)
Woher willst du wissen, dass man das mag. Moment von Elektronen nicht auf eine elektr. Ladung zurückführen kann? Da bin ich jetzt aber gespannt! Denn soweit ich weiß, wissen wir nicht wie der Spin entsteht. Bis dato wurde er als elementare Eigenschaft hingenommen, was aber m.E. freilich nicht heißt, er wäre entstünde nicht durch eine Art Eigendrehimpuls einer elektr. Ladung, also einem Kreisstrom z.B.
Das ist richtig: wir kennen die fundamentale Ursache von Spin nicht; es ist ein purer Quanten-Freiheitsgrad, der benötigt wird, um die beobachteten Atom-Spektren erklären zu können. Ich gehe halt von der derzeit bekannten Standardphysik aus; diese kennt und braucht magnetische Felder.

Kann sein, dass man das in 50 Jahren alles besser kann und vielleicht überhaupt alle Wechselwirkungen auf eine einzige Urkraft zurückführt.

Ich hatte ja nicht geahnt, dass du auf Spekulationen aus bist; wir sind hier schließlich in einem Standardphysik-Unterforum ("Quantenmechanik...)".

Benjamin 26.07.10 11:26
Zitat:
Zitat von eigenvector (Beitrag 52917)
E- und B-Feld sind nicht unabhängig voneinander, das ist sicherlich richtig.
Allerdings mag es mir nicht so recht gelingen, die magnetische Komponente einer ebenen elektromagnetischen Welle mit einer Lorentztransformation wegzutransformieren.
Oder hab ich mich da nur verrechnet?
Warum "wegtransformieren"? Immer wenn ich das Wort "wegtransformieren" lese, habe ich den Eindruck, es wurde nicht verstanden, worum es eigentlich geht.
Es geht nicht um wegtransformieren! Die Wirkung des B-Feldes verschwindet für jede Ladung, sobald man sich in ihr Bezugssystem setzt. Da gibt es nichts zu transformieren.

Setzt du dein Bezugssystem in das der Ladung, wirst du die B-Komponente einer elektromag. Welle nicht brauchen, sondern nur die elektrische. Die mag. Komponente einer elektromag. Welle ist für die Beschreibung der Bewegung einer Ladung nur notwendig, wenn sich die Ladung zu dem Bezugssystem bewegt, aus dem du ihre Bewegung beschreibst.

Hawkwind 26.07.10 11:28
AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?
 
Zitat:
Zitat von Benjamin (Beitrag 52962)
Es geht nicht um wegtransformieren! Die Wirkung des B-Feldes verschwindet für jede Ladung, sobald man sich in ihr Bezugssystem setzt. Da gibt es nichts zu transformieren.
In der Physik realisiert man so eine Änderung des Bezugssystem eben mittels einer Transformation. Es geht genau darum.

Benjamin 26.07.10 11:32
AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?
 
Zitat:
Zitat von Hawkwind (Beitrag 52961)
Das ist richtig: wir kennen die fundamentale Ursache von Spin nicht; es ist ein purer Quanten-Freiheitsgrad, der benötigt wird, um die beobachteten Atom-Spektren erklären zu können. Ich gehe halt von der derzeit bekannten Standardphysik aus; diese kennt und braucht magnetische Felder.

Kann sein, dass man das in 50 Jahren alles besser kann und vielleicht überhaupt alle Wechselwirkungen auf eine einzige Urkraft zurückführt.

Ich hatte ja nicht geahnt, dass du auf Spekulationen aus bist; wir sind hier schließlich in einem Standardphysik-Unterforum ("Quantenmechanik...)".
Was ist denn die konkrete Spekulation in meinem Eingangsbeitrag?

Ich hatte ja nicht geahnt, dass es hier jemanden unangenehm sein könnte, wenn man sich seine eigenen Gedanken macht.

Benjamin 26.07.10 11:35
Zitat:
Zitat von Hawkwind (Beitrag 52963)
In der Physik realisiert man so eine Änderung des Bezugssystem eben mittels einer Transformation. Es geht genau darum.
Es ist keine Transformation notwendig, wenn man von Beginn an das Bezugssystem der Ladung wählt.

Hawkwind 26.07.10 11:38
AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?
 
Zitat:
Zitat von Benjamin (Beitrag 52964)
Was ist denn die konkrete Spekulation in meinem Eingangsbeitrag?

Ich hatte ja nicht geahnt, dass es hier jemanden unangenehm sein könnte, wenn man sich seine eigenen Gedanken macht.
Von mir aus kannst du gerne spekulieren so viel du willst, aber sag es doch dazu, wenn du es tust. Dann brauche ich mir nicht erst die Mühe zu machen, dagegen zu argumentieren.

Du hattest spekuliert über Ursache von Spin und magnetischem Moment des Elektrons ("Kreisstrom" im Elektron oder so ähnlich).

EMI 26.07.10 11:41
AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?
 
Zitat:
Zitat von Hawkwind (Beitrag 52966)
Du hattest spekuliert über Ursache von Spin und magnetischem Moment des Elektrons ("Kreisstrom" im Elektron oder so ähnlich).
Das ist doch keine Spekulation!
Das ist gesichertes Wissen, man kann leicht zeigen wie das geht.

Benjamin 26.07.10 11:41
Zitat:
Zitat von Hawkwind (Beitrag 52966)
Von mir aus kannst du gerne spekulieren so viel du willst, aber sag es doch dazu, wenn du es tust. Dann brauche ich mir nicht erst die Mühe zu machen, dagegen zu argumentieren.

Du hattest spekuliert über Ursache von Spin und magnetischem Moment des Elektrons ("Kreisstrom" im Elektron oder so ähnlich).
Jede Art wissenschaftlichen Fortschritts bedingt Spekulation.

Benjamin 26.07.10 11:42
Zitat:
Zitat von EMI (Beitrag 52967)
Das ist doch keine Spekulation!
Das ist gesichertes Wissen, man kann leicht zeigen wie das geht.
So ist es!

JoAx 26.07.10 11:49
AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?
 
Hallo Hawkwind!

Zitat:
Zitat von Hawkwind (Beitrag 52958)
Ich denke, es lohnt nicht, sich da noch weiter drüber auszulassen.
Wenn es jemanden nicht endgültig klar ist, wie das alles zusammen hängt, dann ist es schon nötig, sich darüber "auszulassen", denke ich. Es wäre also nicht schlecht, wenn du dabei weiterhin behilflich sein könntest.

Hier z.B.:

Zitat:
Zitat von Hawkwind (Beitrag 52958)
Jedenfalls kann die elektromagnetische Wechselwirkung nicht allein auf elektrische Felder zurückgeführt werden. Wenn es nach derzeitigem Stand auch keine magnetischen Ladungen ("Monopole") gibt, so ist jedes sich zeitlich ändernde elektrische Feld Ursache eines magnetischen Feldes und umgekehrt.
Könntest du einen Beispiel nennen, wann man ohne einen magnetischen Feld nicht auskommt, und warum?


Gruss, Johann

Hawkwind 26.07.10 12:04
AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?
 
Zitat:
Zitat von JoAx (Beitrag 52970)
Hallo Hawkwind!



Wenn es jemanden nicht endgültig klar ist, wie das alles zusammen hängt, dann ist es schon nötig, sich darüber "auszulassen", denke ich. Es wäre also nicht schlecht, wenn du dabei weiterhin behilflich sein könntest.

Hie z.B.:



Könntest du einen Beispiel nennen, wann man ohne einen magnetischen Feld nicht auskommt, und warum?


Gruss, Johann
Hatte ich ja schon: z.B. das magnetische Moment von geladenen Spin 1/2 Teilchen; es existiert auch dann, wenn ich in das Ruhesystem des Teilchens gehe.

Und selbst wenn es so wäre, dass es im Ruhesystem des Teilchens verschwände, wäre das kein Gegenargument: physikalische Gesetze werden eben so formuliert, dass sie in beliebigen Inertialsystemen gelten. Oder was willst du machen, wenn du die Wechselwirkung 2er Ladungen beschreiben willst, die sich relativ zueinander bewegen. Es gibt ja kein IS, in dem beide ruhen.

Das ist so, als wolltest du sagen, es gibt keine relativistische Zeitdilatation, da diese ja vom Bezugssystem abhängt.

Oder die magentische Komponente elektromagnetischer Wellen; ohne diese könnten sich solche Wellen nicht ausbreiten. Es gibt kein Bezugssystem, in welchem elm. Wellen keine magnetische Komponente (sprich: oszillierendes Magnetfeld) haben.

EMI 26.07.10 12:12
AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?
 
Zitat:
Zitat von Hawkwind (Beitrag 52958)
Jedenfalls kann die elektromagnetische Wechselwirkung nicht allein auf elektrische Felder zurückgeführt werden. Wenn es nach derzeitigem Stand auch keine magnetischen Ladungen ("Monopole") gibt, so ist jedes sich zeitlich ändernde elektrische Feld Ursache eines magnetischen Feldes und umgekehrt.
Doch das kann man Hawkwind,

Ein sich zeitlich änderndes mag.Feld ist von geschlossenen el.Feldlinien umgeben (Induktion).
Die Entstehung von geschlossenen el.Feldlinien ist dabei von der Anwesenheit einer Induktionsschleife völlig unabhängig, sie sind auch da wenn keine Induktionsspule da ist.

In einer vorhandenen ruhenden Induktionsspule erzeugt, wie gesagt, ein sich zeitlich änderndes mag.Feld ein el.Feld (Scheinfeld des mag.Feldes).
Dieses übt auf die Elektronen in der ruhenden Spule die Kraft:

F = qE , mit el.Ladung q und el.Feldstärke E

aus.

Bei der Induktion in bewegten Leitern ist das anders.
Bewegen sich Elektronen oder el.Leiter im mag.Feld, so übt dieses die Kraft(Lorentz-Kraft):

F = q (vB) , mit der Geschindigkeit v und B= H μo , mag.Feldstärke H, mag.Feldkonstante μo

aus. Für den Ursprung dieser Kraft kann kein el.Feld (weder echt noch schein) klassisch aufgezeigt werden.

In beiden Fällen wird das selbe Ergebnis (z.B. Spannungsstoss) beobachtet, aber die Deutung ist verschieden.

Diese Unsymmetrie verschwindet mit der Lorentztrafo.

Der bewegte Leiter stellt gegenüber dem ruhenden mag.Feld ein bewegtes Bezugssystem dar.
In ihm tritt ein el.Feld (schein) auf, das im ruhenden System fehlt.
Denkt man sich die Geschwindigkeit der Elektronen in Richtung x-Achse, das mag.Feld in Richtung y-Achse, dann hat die Lorentzkraft die Richtung der z-Achse.
Das el.Feld ist dann:

E'x' = v By / √(1-v²/c²)

Diese Feld wirkt auf die freien oder im Leiter befindlichen Elektronen mit der Kraft:

F = qE

Damit haben wir die gleiche Erklärung für die Induktionsvorgänge in ruhenden und bewegten Leitern.
Durch die Lorentztrafo verschwindet die Unsymmetrie bei der klassischen Deutung(Maxwell) der Induktionserscheinungen.

Wie Du sicherlich erkennst, lassen sich alle Induktionsvorgänge mit einem Scheinfeld des mag.Feldes erklären.
Das mag.Feld selbst ist wiederum ein Scheinfeld des ursprünglichen el.Feldes.
Nur dieses hat Quellen, el.Ladungen, und ist kein Scheinfeld.

Alle Scheinfelder lassen sich zurück transformieren(erklären) und damit auf deren eigentliche Ursache (invariante el.Ladung) zurückführen.

Gruß EMI

JoAx 26.07.10 12:25
AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?
 
Hallo Hawkwind!

Zitat:
Zitat von Hawkwind (Beitrag 52972)
Hatte ich ja schon: z.B. das magnetische Moment von geladenen Spin 1/2 Teilchen; es existiert auch dann, wenn ich in das Ruhesystem des Teilchens gehe.
Für mich beschränkt sich ein IS zunächst ausschliesslich auf Translationsbewegungen. Dass es nicht einfach ist, sich in ein u.U. "rotierendes" BS zu transformieren, ist mir auch klar. Aber im Allgemeinen ist so etwas möglich, oder? Dann kommen die sogenannten Scheinkräfte in's Spiel. Richtig?

Zitat:
Zitat von Hawkwind (Beitrag 52972)
Und selbst wenn es so wäre, dass es im Ruhesystem des Teilchens verschwände, wäre das kein Gegenargument: physikalische Gesetze werden eben so formuliert, dass sie in beliebigen Inertialsystemen gelten. Oder was willst du machen, wenn du die Wechselwirkung 2er Ladungen beschreiben willst, die sich relativ zueinander bewegen. Es gibt ja kein IS, in dem beide ruhen.
Es geht gar nicht darum, die Magnetfelder als nicht real, nicht vorhanden oder nicht physikalisch zu "deklarieren". Vielmehr ist die Frage, ob sich ein physikalisches Phänomen auf ein Zusammenspiel anderer zurückzuführen ist, und somit sprichwörtlich erklärt werden kann. Im Falle der magnetischen Felder kann man das. Mann nehme elektrische Felder + Bewegung (im Allgemeinen beliebige, RT-konform), und schon "braucht" man die magn. Felder nicht.
Zum Vergleich lässt sich das elektrische Feld auf nichts anderes zurückführen. Es muss als gegeben und erklärungsfrei hingenommen werden.

Zitat:
Zitat von Hawkwind (Beitrag 52972)
Das ist so, als wolltest du sagen, es gibt keine relativistische Zeitdilatation, da diese ja vom Bezugssystem abhängt.
Wenn du es so verstanden hast, dann hast du die Intention missverstanden.

Zitat:
Zitat von Hawkwind (Beitrag 52972)
Oder die magentische Komponente elektromagnetischer Wellen; ohne diese könnten sich solche Wellen nicht ausbreiten. Es gibt kein Bezugssystem, in welchem elm. Wellen keine magnetische Komponente (sprich: oszillierendes Magnetfeld) haben.
Warum gibt es kein solches BS?


Gruss, Johann

Hawkwind 26.07.10 14:47
AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?
 
Zitat:
Zitat von JoAx (Beitrag 52974)
Hallo Hawkwind!



Für mich beschränkt sich ein IS zunächst ausschliesslich auf Translationsbewegungen. Dass es nicht einfach ist, sich in ein u.U. "rotierendes" BS zu transformieren, ist mir auch klar. Aber im Allgemeinen ist so etwas möglich, oder? Dann kommen die sogenannten Scheinkräfte in's Spiel. Richtig?
Es gibt kein Bezugssystem, in dem ein Elektron keinen Spin hat !
Spin ist keine Drehung im Raum, sondern ein Quantenfreiheitsgrad.

Wie schnell dreht sich denn ein Spin 1/2 Elektron um seine Achse ?
Das sind zu naive Vorstellungen, die sich nicht um die Quantenmechanik scheren: ein Elektron hat in allen Bezugssystemen - auch in rotierenden - Spin 1/2.



Zitat:
Zitat von JoAx (Beitrag 52974)
Es geht gar nicht darum, die Magnetfelder als nicht real, nicht vorhanden oder nicht physikalisch zu "deklarieren". Vielmehr ist die Frage, ob sich ein physikalisches Phänomen auf ein Zusammenspiel anderer zurückzuführen ist, und somit sprichwörtlich erklärt werden kann. Im Falle der magnetischen Felder kann man das. Mann nehme elektrische Felder + Bewegung (im Allgemeinen beliebige, RT-konform), und schon "braucht" man die magn. Felder nicht.

Gruss, Johann
Nun gut, und wie erklärst du dann z.B. die Hyperfeinstruktur der atomaren Spektren ohne Magnetfelder ?

Sorry, das it doch einfach Bloedsinn und ich habe keine Zeit mehr, mich weiter zu wiederholen.

Gruß,
Hawkwind

Benjamin 26.07.10 14:58
Zitat:
Zitat von Hawkwind (Beitrag 52972)
Hatte ich ja schon: z.B. das magnetische Moment von geladenen Spin 1/2 Teilchen; es existiert auch dann, wenn ich in das Ruhesystem des Teilchens gehe.
Du missverstehst die Sachlage offensichtlich.
Man kann den Spin nämlich sehr wohl als Eigendrehimpuls einer Ladung auffassen. Diese Auffassung würde die Ablenkung in einem inhomogenen Magnetfeld erklären. Insofern findest du auch hierfür eine Beschreibung die ohne Magnetfeld auskommt.

Das woran diese Theorie scheitert, ist lediglich der Umstand der Quantelung dieses Eigendrehimpulses. Der lässt sich mit klassischer Feldtheorie, soweit ich das sehe, nicht beschreiben. Aber das hat nichts mit dem Thema Magnetfeld zu tun, sondern mit der Quantennatur von Energiezuständen.

Zitat:
Oder die magentische Komponente elektromagnetischer Wellen; ohne diese könnten sich solche Wellen nicht ausbreiten.
Eine lokale Veränderung des elektrischen Feldes breitet sich immer maximal mit Lichtgeschwindigkeit aus. Und diese Veränderung folgt einer Wellengleichung, sobald es eine zeitliche Änderung der Geschwindigkeit der Ladung gibt.
Was du meinst, ist wahrscheinlich die Herleitung dieser Wellengleichung aus den Maxwell-Gleichungen. Natürlich kommt da die mag. Komponente vor und wird auch für die Herleitung benötigt, weil das Induktionsgesetz nach Maxwell über ein Magnetfeld beschrieben wird. Diese Formulierung ist aber nicht zwingend, da das Induktionsgesetz, wie EMI schon schrieb, sich aus elektri. Feldern erklären lässt.

JoAx 26.07.10 15:18
AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?
 
Hallo Hawkwind!

Zitat:
Zitat von Hawkwind (Beitrag 52981)
Es gibt kein Bezugssystem, in dem ein Elektron keinen Spin hat !
Spin ist keine Drehung im Raum, sondern ein Quantenfreiheitsgrad.
Der Ausgangspunkt dieser Diskussion ist die klassische Physik gewesen, nicht die QM. Kannst du aufzeigen, dass das magnetische Feld in der klassischen Physik nicht auf Zusammenspiel von el. Feld + Bewegung zurückgeführt werden kann?

Dann wäre ich noch an einer quantenmechanischer Beschreibung der Drehung im Raum sehr interessiert. (?) BITTE!

Zitat:
Zitat von Hawkwind (Beitrag 52981)
Das sind zu naive Vorstellungen, die sich nicht um die Quantenmechanik scheren: ein Elektron hat in allen Bezugssystemen - auch in rotierenden - Spin 1/2.
Ok. Ist es richtig, dass die Richtung des Spins bezugsabhängig ist?

Zitat:
Zitat von Hawkwind (Beitrag 52981)
Nun gut, und wie erklärst du dann z.B. die Hyperfeinstruktur der atomaren Spektren ohne Magnetfelder ?
Mit Spin. :D

Zitat:
Zitat von Hawkwind (Beitrag 52981)
Sorry, das it doch einfach Bloedsinn und ich habe keine Zeit mehr, mich weiter zu wiederholen.
Ich möchte, dass du mich nicht falsch verstehst, Hawkwind. Ich bin an Beiträgen, die meiner (naiven) Vorstellung widersprechen sehr interessiert. Es mag anfangs etwas weh tun :), aber letztenendes bringt es mich weiter, was auch mein Bestreben ist. Dass der Spin keine klassische Eigenschaft ist, das habe ich schon früher gemerkt. Was ist es aber? Oder lass uns die QM vorerst aussen vor lassen. Ich kann durchaus beide "Zustände" in mir "realisieren"

a. keine magn. Felder in der klassischen Physik nötig
b. Spin ist eine qm-sche Eigenschaft (kein Drehimpuls), die zu einem magn. Moment führt


Gruss, Johann

Benjamin 26.07.10 15:19
Zitat:
Zitat von Hawkwind (Beitrag 52981)
Wie schnell dreht sich denn ein Spin 1/2 Elektron um seine Achse ?
Es dreht sich mit dem Drehimpuls |s|=sqrt(s(s+1))hquer. Eine Winkelgeschwindigkeit in dem Sinn kannst du ihm nicht zuordnen, weil es in dem Sinne keinen Radius hat.

Zitat:
Nun gut, und wie erklärst du dann z.B. die Hyperfeinstruktur der atomaren Spektren ohne Magnetfelder?
Und jetzt muss ich mich auch wiederholen.
Da sich der Spin als Eigendrehimpuls einer elektr. Ladung erklären lässt, kannst du damit auch die Hyperfeinstruktur auf diese Weise erklären. Das einzige Problem besteht in der Quantelung dieses Drehimpulses, den kann man nicht so ohne weiters auf diese Weise erklären, aber - wie gesagt - das hat ja nichts mit dem mag. Feld zu tun.

Hawkwind 26.07.10 15:53
AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?
 
Zitat:
Zitat von JoAx (Beitrag 52984)
Hallo Hawkwind!



Der Ausgangspunkt dieser Diskussion ist die klassische Physik gewesen, nicht die QM. Kannst du aufzeigen, dass das magnetische Feld in der klassischen Physik nicht auf Zusammenspiel von el. Feld + Bewegung zurückgeführt werden kann?
Gruss, Johann
Gut, dann bleiben wir im Makroskopischen: wie werde ich das magnetische Feld eines - sich nicht drehenden - Stabmagneten los ?
Es reicht sicher nicht, in sein Ruhesystem zu gehen.

MfG,
Hawkwind

JoAx 26.07.10 15:57
AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?
 
Hallo Hawkwind!

Zitat:
Zitat von Hawkwind (Beitrag 52989)
Gut, dann bleiben wir im Makroskopischen: wie werde ich das magnetische Feld eines - sich nicht drehenden - Stabmagneten los ?
Kann die klassische Physik den Stabmagneten beschreiben? Ich denke nicht. Es sei denn, wir arbeiten mit Kreisströmen, aber du wirst da bestimmt dagegen sein, oder?


Gruss, Johann

EMI 26.07.10 16:08
AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?
 
Zitat:
Zitat von Hawkwind (Beitrag 52966)
Du hattest spekuliert über Ursache von Spin und magnetischem Moment des Elektrons ("Kreisstrom" im Elektron oder so ähnlich).
Zitat:
Zitat von Hawkwind
Spin ist keine Drehung im Raum, sondern ein Quantenfreiheitsgrad.
Wie schnell dreht sich denn ein Spin 1/2 Elektron um seine Achse ?
Das sind zu naive Vorstellungen, die sich nicht um die Quantenmechanik scheren.
Sorry, das ist doch einfach Bloedsinn...
Spin ist die Projektion des Moments M=pr auf eine beliebige Achse.
Diese Projektion kann wegen dem Unbestimmtheitsprinzip nur ein ganzahliges vielfaches von h/2π sein.(lässt sich auch zeigen)

Wenn man die innere Bewegung eines Elementarteilchens mit irgend einem klassischen Begriff vergleichen will, dann selbstverständlich nur mit der Drehung eines Körpers, die ja auch ein inneres Moment hervorruft.
Deshalb wird das mechanische Moment von Elementarteilchen kurz und treffend als Spin bezeichnet.

Ein kreisendes el.geladenes Elementarteilchen hat die gleiche Wirkung wie el.Strom.
Wenn es n Umdrehungen pro Sekunde ausführt und seine el.Ladung e ist, dann geht durch jeden senkrecht durch die Bewegungsrichtung geführten Schnitt je Sekunde die Ladung ne. Nach Definition ist auch die Stromstärke I=ne

Die Fläche des Stromkreises ist Πr², so dass das mag.Moment μ, das durch das Teilchen erzeugt wird gleich neΠr² ist.
Pro Sekunde durchläuft das Teilchen den Weg 2Πrn, daß ist seine Geschwindigkeit v.
Wir können nun das mag.Moment mit der Geschwindigkeit so ausdrücken:

μ = erv/2

Zähler und Nenner multiplizieren wir mit der Ruhemasse mo des Teilchens und erhalten:

μ = ermov/2mo

Mit dem Impuls p=mov folgt:

μ = erp/2mo

Und mit dem mechanischen Moment M=rp folgt weiter:

μ = e/2mo * M

Die Projektion des mechanischen Moments ist aber gequantelt M=h/2Π
Somit ist auch die Projektion des mag.Momentes gequantelt:

μ = e/2mo * h/2Π , μ = eh/4Πmo

Setzen wir für mo die Ruhemasse des Elektrons me ein folgt:

μ = eh/4Πme

das Bohrsche Magneton, mittels naiven Vorstellungen versteht sich.

EMI

Hawkwind 26.07.10 16:15
AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?
 
Zitat:
Zitat von JoAx (Beitrag 52990)
Hallo Hawkwind!



Kann die klassische Physik den Stabmagneten beschreiben? Ich denke nicht. Es sei denn, wir arbeiten mit Kreisströmen, aber du wirst da bestimmt dagegen sein, oder?


Gruss, Johann
Die klassische Physik kann das Feld eines Stabmagneten beschreiben (ein Dipolfeld), aber nicht herleiten. Die klassische Vorstellung war, dass es da viele Elementarmagnete gibt, deren Felder sich aufaddieren. Und so ist es ja letztlich auch: Ursache sind elementare magnetische Momente von Kernen, Atomhüllen, Elektronen usw.. Es überlagern sich elementare magnetische Momente von Teilchen (Kernen Elektronen) mit Momenten, die aus der Bewegung von Ladungen resultieren (Bahndrehimpulse etc.). Festkörperphysik ist leider zu lang her. :(

Aber worum geht es: die Frage war nach der Realität des Feldes eines Stabmagneten. Ist es wirklich in irgendeinem Sinne "irreal" ? Gibt es einen Beobachter, für den dieses Feld dank einer geschickten Wahl des Bezugssystems verschwindet ?

Würde mich schon extrem wundern, aber man lernt nie aus. :)

Ich denke, ihr seid jetzt am Zug: wieso ist das Feld eiens Stabmagneten nicht real ?

RoKo 26.07.10 16:22
AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?
 
Hallo zusammen,

Erstens ist es sicherlich richtig, dass man das Magnetfeld auf Änderung des elektrischen Feldes zurückführen kann, aber
a) gehen ausserhalb des Vakuums magnetische Materialeigenschaften in die Rechnung ein,
b) geht der wesentliche Zusammenhang - die Lenzsche Regel- verloren.

Zweitens geht diese Debatte am Eingangsbeitrag vorbei. Der Term q(v x B) wird auch im Bezugssystem der Ladung nicht null !!!!! Mit v ist die Abstandsänderung zwischen Ladung und B-Feld gemeint !!! Es ist egal, ob die Ladung sich bewegt und das Magnetfeld ruht oder umgekehrt.

EMI 26.07.10 16:27
AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?
 
Zitat:
Zitat von Hawkwind (Beitrag 52993)
Ich denke, ihr seid jetzt am Zug: wieso ist das Feld eines Stabmagneten nicht real ?
Wer das behauptet hat der trete bitte vor.

JoAx 26.07.10 16:34
AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?
 
Hallo Hawkwind!

Zitat:
Zitat von Hawkwind (Beitrag 52993)
Die klassische Physik kann das Feld eines Stabmagneten beschreiben (ein Dipolfeld), aber nicht herleiten.
...
Genau so habe ich mir das naiv vorgestellt. Angefangen mit den elementaren Stabmagneten (KM), bis hin zu den Überlagerungen aller magnetischen Momente aller Elementarteilchen (QM).

Zitat:
Zitat von Hawkwind (Beitrag 52993)
Ich denke, ihr seid jetzt am Zug: wieso ist das Feld eiens Stabmagneten nicht real ?
1. Ich habe es schon mehrmals gesagt, dass das Magnetfeld real ist. Das ändert aber nichts daran, dass man dieses im einfachen Fall "wegtheoretisieren" kann. Wie?

2. In einem hat die klassische Mechanik Recht behalten - es sind kleine Stabmagnete. Genauer - es ist eine ganze Menge kleiner Stabmagnete. Wenn wir jetzt wieder die naive KM mit ihren Kreisströmen her bemühen, dann wird sich das Magnetfeld eines jeden einzelnes dieser Kreisströme wegtransformieren lassen. Dazu muss man den "Strohmleiter" "nur" zu einer Schleife machen. Dass das magnetische Feld eines Stabmagneten in seiner Gesamtheit nicht verschwindet, liegt daran, dass man kein BS wählen kann, welches sich zu allen diesen "Kreisströmen" "kohärent" drehen könnte. Es ist eben nicht elementar, dieses Magnetfeld.
Genau wie du gesagt hast, dass man kein IS wählen kann, dass relativ zu allem ruht.


Gruss, Johann

Hawkwind 26.07.10 16:36
AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?
 
Zitat:
Zitat von EMI (Beitrag 52992)
Spin ist die Projektion des Moments M=pr auf eine beliebige Achse.
Diese Projektion kann wegen dem Unbestimmtheitsprinzip nur ein ganzahliges vielfaches von h/2π sein.(lässt sich auch zeigen)

Wenn man die innere Bewegung eines Elementarteilchens mit irgend einem klassischen Begriff vergleichen will, dann selbstverständlich nur mit der Drehung eines Körpers, die ja auch ein inneres Moment hervorruft.
Deshalb wird das mechanische Moment von Elementarteilchen kurz und treffend als Spin bezeichnet.

Ein kreisendes el.geladenes Elementarteilchen hat die gleiche Wirkung wie el.Strom.
Wenn es n Umdrehungen pro Sekunde ausführt und seine el.Ladung e ist, dann geht durch jeden senkrecht durch die Bewegungsrichtung geführten Schnitt je Sekunde die Ladung ne. Nach Definition ist auch die Stromstärke I=ne

Die Fläche des Stromkreises ist Πr², so dass das mag.Moment μ, das durch das Teilchen erzeugt wird gleich neΠr² ist.
Pro Sekunde durchläuft das Teilchen den Weg 2Πrn, daß ist seine Geschwindigkeit v.
Wir können nun das mag.Moment mit der Geschwindigkeit so ausdrücken:

μ = erv/2

Zähler und Nenner multiplizieren wir mit der Ruhemasse mo des Teilchens und erhalten:

μ = ermov/2mo

Mit dem Impuls p=mov folgt:

μ = erp/2mo

Und mit dem mechanischen Moment M=rp folgt weiter:

μ = e/2mo * M

Die Projektion des mechanischen Moments ist aber gequantelt M=h/2Π
Somit ist auch die Projektion des mag.Momentes gequantelt:

μ = e/2mo * h/2Π , μ = eh/4Πmo

Setzen wir für mo die Ruhemasse des Elektrons me ein folgt:

μ = eh/4Πme

das Bohrsche Magneton, mittels naiven Vorstellungen versteht sich.

EMI

EMI, da sind wir uns schon einig: eine rotierende Ladungsanordnung erzeugt ein magnetisches Moment. Aber das ist klassische Physik.
Und - zugegeben - das magnetische Moment des Elektrons lässt sich mittels QED ja auch sehr genau berechnen: die berühmte g-2 -Vorhersage.
Und die QED kennt als Kopplungskonstante den einzigen Input "Elementarladung" und keinen elementare magnetische Ladung.

Es ist ja auch richtig, dass das magnetische Feld einer sich gleichförmig bewegenden Ladung in ihrem Ruhesystem nicht vorhanden ist.

Aber das heisst doch nun nicht, dass sich alle Magnetfelder durch geschickte Wahl des Bezugssystems eliminieren lassen. Wie soll das etwa gehen, wenn das Magnetfeld aus einem Vielteilchen-System resultiert und es kein System gibt, in dem alle zugleich ruhen ?

MfG,
Hawkwind

PS. ich habe jetzt wieder eine Weile keine Zeit mehr - die Pflicht ruft.

EMI 26.07.10 16:46
AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?
 
Zitat:
Zitat von Hawkwind (Beitrag 52997)
Aber das heisst doch nun nicht, dass sich alle Magnetfelder durch geschickte Wahl des Bezugssystems eliminieren lassen.
Wer das behauptet hat, der trete bitte vor.
Es ging ums Prinzip und nicht um Vielteichensysteme.
Man kann jedes mag.Feld auf ein el.Feld zurückführen, nur nicht alle gleichzeitig. Das ist schon alles.

Zitat:
Zitat von Hawkwind
Aber das ist klassische Physik.
Seit wann ist das Bohrsche Magneton klassische Physik?:confused:

Gruß EMI

Hawkwind 26.07.10 20:21
AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?
 
Zitat:
Zitat von RoKo (Beitrag 52994)
Hallo zusammen,

Erstens ist es sicherlich richtig, dass man das Magnetfeld auf Änderung des elektrischen Feldes zurückführen kann, aber
a) gehen ausserhalb des Vakuums magnetische Materialeigenschaften in die Rechnung ein,
b) geht der wesentliche Zusammenhang - die Lenzsche Regel- verloren.

Zweitens geht diese Debatte am Eingangsbeitrag vorbei. Der Term q(v x B) wird auch im Bezugssystem der Ladung nicht null !!!!! Mit v ist die Abstandsänderung zwischen Ladung und B-Feld gemeint !!! Es ist egal, ob die Ladung sich bewegt und das Magnetfeld ruht oder umgekehrt.
Na, da irrst du: in der Formel für die Lorentzkraft ist v die Geschwindigkeit der Ladung im System des Beobachters.

Was sollte auch der Abstand zwischen einer Ladung und einem Feld sein ?

Hawkwind 26.07.10 20:59
AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?
 
Zitat:
Zitat von JoAx (Beitrag 52996)
Hallo Hawkwind!



Genau so habe ich mir das naiv vorgestellt. Angefangen mit den elementaren Stabmagneten (KM), bis hin zu den Überlagerungen aller magnetischen Momente aller Elementarteilchen (QM).



1. Ich habe es schon mehrmals gesagt, dass das Magnetfeld real ist. Das ändert aber nichts daran, dass man dieses im einfachen Fall "wegtheoretisieren" kann. Wie?

2. In einem hat die klassische Mechanik Recht behalten - es sind kleine Stabmagnete. Genauer - es ist eine ganze Menge kleiner Stabmagnete. Wenn wir jetzt wieder die naive KM mit ihren Kreisströmen her bemühen, dann wird sich das Magnetfeld eines jeden einzelnes dieser Kreisströme wegtransformieren lassen. Dazu muss man den "Strohmleiter" "nur" zu einer Schleife machen. Dass das magnetische Feld eines Stabmagneten in seiner Gesamtheit nicht verschwindet, liegt daran, dass man kein BS wählen kann, welches sich zu allen diesen "Kreisströmen" "kohärent" drehen könnte. Es ist eben nicht elementar, dieses Magnetfeld.
Genau wie du gesagt hast, dass man kein IS wählen kann, dass relativ zu allem ruht.


Gruss, Johann
Meine Schlusswort. die elektromagnetische Wechselwirkung hat 2 Aspekte: einen magnetischen und einen elektrischen. Elektrische und magnetische Felder gehen in die Maxwell-Gleichungen auf recht symmetrische Weise ein: sich zeitlich ändernde Magnetfelder induzieren elektrische Felder und umgekehrt - einzige Ausnahme: es gibt keine magnetischen Ladungen ("Monopole").

Besonders schön kommt diese Symmetrie in der relativistisch kovarianten Form der Maxwell-Gleichungen zum Vorschein: der Tensor der elm. Feldstärke F, der sich aus den partiellen Ableitungen des 4-Potenzials A ergibt, setzt sich sehr "demokratisch" aus E- und B-Feldern zusammen:

http://upload.wikimedia.org/math/8/1...fb898fcb8e.png

Ich sehe da keinen Hinweis, dass E-Felder elementarer als B-Felder sind.
Ein vorgegebenes elektromagnetisches Feld ist i.a. eine Mischung aus E und B-Feldern; diese Mischung hängt vom System des Beobachters ab.

In der Quantenelektrodynamik und anderen Eichtheorien zieht man sowieso die kovariante Beschreibung mittels 4-Potenzial vor. Auf dieser Ebene gibt es in der QED eine einzige Kopplungskonstante (die Elementarladung oder Feinstrukturkonstane), welche die Kopplung von Elektronen an Photonen beschreibt: elektromagnetische Eigenschaften der Teilchen sind damit berechenbar.

Das Eichboson der elm. Wechselwirkung - das Photon - kann von elektrischen wie von magnetischen Felder emittiert werden.

Die Trennung zwischen elektrischen und magnetischen Feldern ist "künstlich"; sie sind 2 Aspekte derselben Wechselwirkung. Man braucht jedoch beide (oder keins von beiden und nimmt statdessen das 4-Potenzial).

Gruß,
Hawkwind

RoKo 26.07.10 23:21
AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?
 
Zitat:
Zitat von Hawkwind (Beitrag 53007)
Na, da irrst du: in der Formel für die Lorentzkraft ist v die Geschwindigkeit der Ladung im System des Beobachters.
.. weil das die "natürliche" Darstellung ist. Der Beobachter und das B-Feld sind das ruhende System, die Ladung ist bewegt.
Zitat:
Was sollte auch der Abstand zwischen einer Ladung und einem Feld sein ?
Im einfachsten Fall ist ein Feld eine Ansammlung von Zahlen, die jedem Raumpunkt spezifischt zugeordnet sind. Der Abstand der Ladung zu einem beliebigen Raumpunkt ist halt ein Abstand. Wenn sich die Ladung bewegt (Beobachtersystem), dann bewegt sie sich auf einen ruhenden Raumpunkt zu oder von im weg. Betrachte ich die Ladung als ruhend, dann ist es eben umgekehrt.

Ein Beobachter am Bahnhof sieht den Zug mit v=50km/h einfahren. Ein Beobachter im Zug sieht den Bahnhof mit v=50km/h auf sich zukommen. Ist das so schwierig zu verstehen?


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