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Quantenmechanik, Relativitätstheorie und der ganze Rest. Wenn Sie Themen diskutieren wollen, die mehr als Schulkenntnisse voraussetzen, sind Sie hier richtig. Keine Angst, ein Physikstudium ist nicht Voraussetzung, aber man sollte sich schon eingehender mit Physik beschäftigt haben.

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  #41  
Alt 26.07.10, 17:08
Benutzerbild von EMI
EMI EMI ist offline
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Registriert seit: 12.05.2008
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Standard AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?

Zitat:
Zitat von Hawkwind Beitrag anzeigen
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
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Sollen sich auch alle schämen, die gedankenlos sich der Wunder der Wissenschaft und Technik bedienen, und nicht mehr davon geistig erfasst haben als die Kuh von der Botanik der Pflanzen, die sie mit Wohlbehagen frisst.
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  #42  
Alt 26.07.10, 17:15
Hawkwind Hawkwind ist offline
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Standard AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?

Zitat:
Zitat von JoAx Beitrag anzeigen
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 ?
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  #43  
Alt 26.07.10, 17:22
RoKo RoKo ist offline
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Standard 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.
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mit freundlichem Gruß aus Hannover

Unendliche Genauigkeit ist eine Illusion
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  #44  
Alt 26.07.10, 17:27
Benutzerbild von EMI
EMI EMI ist offline
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Registriert seit: 12.05.2008
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Standard AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?

Zitat:
Zitat von Hawkwind Beitrag anzeigen
Ich denke, ihr seid jetzt am Zug: wieso ist das Feld eines Stabmagneten nicht real ?
Wer das behauptet hat der trete bitte vor.
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  #45  
Alt 26.07.10, 17:34
Benutzerbild von JoAx
JoAx JoAx ist offline
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Standard AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?

Hallo Hawkwind!

Zitat:
Zitat von Hawkwind Beitrag anzeigen
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 anzeigen
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
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  #46  
Alt 26.07.10, 17:36
Hawkwind Hawkwind ist offline
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Standard AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?

Zitat:
Zitat von EMI Beitrag anzeigen
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.
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  #47  
Alt 26.07.10, 17:46
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EMI EMI ist offline
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Zitat:
Zitat von Hawkwind Beitrag anzeigen
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?

Gruß EMI
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  #48  
Alt 26.07.10, 21:21
Hawkwind Hawkwind ist offline
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Standard AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?

Zitat:
Zitat von RoKo Beitrag anzeigen
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 ?
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  #49  
Alt 26.07.10, 21:59
Hawkwind Hawkwind ist offline
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Standard AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?

Zitat:
Zitat von JoAx Beitrag anzeigen
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:



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

Ge?ndert von Hawkwind (26.07.10 um 22:03 Uhr)
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  #50  
Alt 27.07.10, 00:21
RoKo RoKo ist offline
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Standard AW: Gibt es Magnetfelder wirklich?

Zitat:
Zitat von Hawkwind Beitrag anzeigen
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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mit freundlichem Gruß aus Hannover

Unendliche Genauigkeit ist eine Illusion

Ge?ndert von RoKo (27.07.10 um 00:25 Uhr)
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