Gibt es Magnetfelder wirklich?

[JoAx]

Hallo RoKo und alle!

Auch wenn ich nicht EMI bin... werde ich's versuchen.

Zitat von RoKo

Ich möchte dich bitten, den Eingangsbeitrag von Benjamin

Zitat von Benjamin

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 Gleichung beschreibt die resultierende Kraft, die auf eine Probeladung q in einem Raumbereich wirkt, wo ein elektrisches (E) und ein magnetisches (B) Feld vorhanden sind, wobei die Wirkung des magnetischen Feldes auf die Probeladung von ihrer Geschwindigkeit v abhängt.

Und das ist "der Stein des Anstosses" (nicht das, was die SRT offenbart). Worauf bezieht sich die Geschwindigkeit? Offensichtlich gibt es ein BS in dem die Probeladung keine Kraft seitens des B Feldes erfährt. Kann man es so ausdrücken, dass dieses BS dasjenige ist, in dem das mag. Feld statisch ist? Ich denke schon. Welches BS ist es? Das ist das des Leiters. (Wie ist es, wenn es keinen Leiter gibt, wie es z.B. bei Blitzen der Fall ist?) In allen anderen BS-en kann man das mag. Feld nicht mehr als statisch betrachten. (?)

Nun ist die Frage, ob allein aus dieser Gleichung es sich schlussfolgern lässt, dass eine Ladung nur und ausschliesslich auf el. Felder "anspringt" (wir tun so, als würden wir die SRT nicht kennen). Und speziell, ob man diese Aussage:

Zitat von Benjamin

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.

machen kann. Ich denke, dass man RoKo hier Recht geben muss, dass man dieses nicht schlussfolgern kann. Man kan spekulieren, dass es so sein könnte, aber nicht zwingend folgern. Denn diese Gleichung sagt, dass eine el. Ladung auf jeden Fall auf ein el. Feld reagiert, unabhängig von ihrer relativen Bewegung (qE), und zusätzlich auf das mag. Feld, wenn es sich relativ zu diesem bewegt (q(vxB) mit v≠0).

Die SRT zeigt dann im Grunde, dass sich vxB in zwei el. Felder E1(v) und E2(v) zerlegen lässt, welche die selbe resultierende Wirkung ergeben, was ein magn. Feld zu einem relativistischen Effekt macht.

Kann man die Gleichung dann so:

F = q (E + E1(v) + E2(v))

verändern?

So. Ich hoffe das passt.


Gruss, Johann

[Benjamin]

Zitat von RoKo

Aber m.E. kann man es nicht so herleiten, wie Benjamin es versucht
und
was gravierender wäre, dass der Artikel auf Wikipedia höchst unglücklich ist. In einem idealen elektrischen Leiter fließt der Strom mit Lichtgeschwindigkeit, in der Praxis nahe c. Ein parallel mit gleicher Geschwindigkeit fliegendes Elektron bewegt sich dann ebenfalls mit einer Geschwindigkeit nahe c. Das mindestens müsste dort gesagt werden. Die Behauptung (vorletzter Satz) Das ermöglicht es, die Lorentzkraft auf elektrostatische Anziehung zurückzuführen halte ich für höchst zweifelhaft. Die Behauptung (letzter Satz) Dieser Effekt hat bereits für kleine Geschwindigkeiten messbare Auswirkungen. ist schlicht falsch. So ab 100km/s könnten vielleicht hochwertige Messgeräte unter Laborbedingungen was messen. gamma=0,999999944

Das ist so etwas von falsch!
Elektronen im stromdurchflossenen Kupferdraht bewegen sich lediglich mit ein paar Meter pro Sekunde! Nahe c? So ein Schwachsinn! Dass sich die Stromwirkung mit ungefähr c/3 (nicht ungefähr c!) ausbreitet, hat nichts mit der Bewegungsgeschwindigkeit der Elektronen zu tun. Das hat nur mit der Stoßübertragung der Elektronen zu tun!
Wenn du den Gartenschlauch aufdrehst (und dieser mit Wasser gefüllt ist), rinnt auch augenblicklich Wasser vorne heraus. Genauer: Die Stoßwirkung breitet sich ungefähr mit Schallgeschwindigkeit (im Wasser) aus. Das heißt aber nicht, dass sich das Wasser mit Schallgeschwindigkeit bewegt, genauso wenig wie sich Elektronen im Metall mit Lichtgeschwindigkeit (oder c/3) bewegen. Sowohl das Wasser im Gartenschlauch bewegt sich mit einigen Meter pro Sekunde (wenn überhaupt) wie die Elektronen im Metall.

[Benjamin]

Zitat von RoKo

So ab 100km/s könnten vielleicht hochwertige Messgeräte unter Laborbedingungen was messen. gamma=0,999999944

Frage an die Moderation: Lässt die Foren Software es zu, irgendwie Formelzeichen einzutippen? Dann könnte ich beweisen, dass sich die Anziehung eines Elektrons, das durch das Magnetfeld eines stromdurchflossenen Leiters fliegt, auf ein elektrisches Feld zurückführen lässt. Auch für Geschwindigkeiten fern ab von c.
Ohne geeignete Formelsprache wird mir das aber zu mühsam...

[JoAx]

Hallo Benjamin!

Zitat von Benjamin

Frage an die Moderation: Lässt die Foren Software es zu, irgendwie Formelzeichen einzutippen?

Wenn du damit Latex oder ähnliches meinst, dann ist es leider nicht möglich. Ist auch schon ein Thema gewesen. Ein Bisschen lässt sich der Mangel mit "Zeichentabelle" (bei Windows) umgehen. Ein Paar Beispiele:

∑ ≢ ∫ ∮ ∉ ∌ ∂ ≃ ≤ ∏ ∆ ∇


Gruss, Johann

[RoKo]

Hallo zusammen,

von Marco Polo: Wie wäre das deiner Meinung nach mit zwei im Abstand a parallel fliegenden Teilchen der Ladung q. Welche Kraft wäre zwischen diesen wirksam?

Es gibt kein Universum vom Typ des unsrigen, in dem das der Fall sein kann. Da fehlen diverse Angaben. Denk mal drüber nach.

von EMI:Warum ignorierst Du meine Beiträge?

Tut mit leid. Das habe ich zunächst leider nur flüchtig gelesen, weil es in einer Antwort an Hawkwind stand und ich mich in diesen Seitenzweig der Debatte nicht einmischen wollte. Jetzt aber kann es losgehen.

von EMI:

Du siehst das grottenfalsch.

Ich bin der Ansicht, dass ich das grottenrichtig sehe. Hier haben wir die nächste Gelegenheit, eine "mittelschwere Orgie" auf meine Kosten zu veranstalten.

von EMI:Folgende Erkenntnis sollte man noch mitnehmen:

Elektronengeschwindigkeiten von Bruchteilen eines Millimeters pro Sekunde in Drähten erzeugen bereits starke mag.Felder, die relativistische Effekte el.Vorgänge sind.
Es ist demnach also nicht richtig, allgemein davon auszugehen, dass relativistische Effekte erst bei Geschwindigkeiten auftreten, die gegenüber c nicht mehr klein sind.

wir wissen, das eine Magnetkraft von bewegten el.Ladungen hervorgerufen wird. Also einer relativen Bewegung zum Beobachter.
Zum näheren Verständnis der Vorgänge müssen wir die SRT von EINSTEIN zu Rate ziehen.

....

Wir sehen, das sich die Verkürzung von Längen nicht erst bei großen Geschwindigkeiten bemerkbar macht.
Hier spielt die Summierung der Vielzahl kleinster Längenverkürzungen (viele Elektronen) die entscheidende Rolle.
Auch sehen wir nun den Grund warum sich ein Elektronenstrahl nicht auffächert.

Und ein weiteres mal erhellt uns die RT von Albert Einstein, wenigstens etwas.

von Benjamin : Das ist so etwas von falsch!
Elektronen im stromdurchflossenen Kupferdraht bewegen sich lediglich mit ein paar Meter pro Sekunde! Nahe c? So ein Schwachsinn! Dass sich die Stromwirkung mit ungefähr c/3 (nicht ungefähr c!) ausbreitet, hat nichts mit der Bewegungsgeschwindigkeit der Elektronen zu tun. Das hat nur mit der Stoßübertragung der Elektronen zu tun!
Wenn du den Gartenschlauch aufdrehst (und dieser mit Wasser gefüllt ist), rinnt auch augenblicklich Wasser vorne heraus. Genauer: Die Stoßwirkung breitet sich ungefähr mit Schallgeschwindigkeit (im Wasser) aus. Das heißt aber nicht, dass sich das Wasser mit Schallgeschwindigkeit bewegt, genauso wenig wie sich Elektronen im Metall mit Lichtgeschwindigkeit (oder c/3) bewegen. Sowohl das Wasser im Gartenschlauch bewegt sich mit einigen Meter pro Sekunde (wenn überhaupt) wie die Elektronen im Metall.

Diese Ansichten halte ich für falsch, weil
a) man einen Strom I in einem elektrischen Leiter nicht mit einer realen Bewegung von Elektronen identifizieren darf. Das versteht man sehr leicht, wenn man sich mit Wechselstrom beschäftigt. Und noch leichter, wenn man Leiterplatten herstellen muß und feststellt, dass man sich nur Störungen eingehandelt hat.
b) die Kraft zwischen stromdurchfloßenen Leitern auch bei Wechselstrom vorhanden ist.
c) die Vorstellung von Elektronen als kleinen Kügelchen, die sich in einem elektrischen Leiter wie in einem Gartenschlauch bewegen, einigermaßen absurd ist.

Ferner beharre ich auf der Ansicht, dass der Strom in einem elektrischen Leiter mit einer Geschwindigkeit nahe c fließt. (c/3 wäre auch noch nahe c).
Wie misst man die Lichtgeschwindigkeit? Man nimmt einen Lichtleiter der Länge s und misst die Zeit zwischen Licht ein und Licht angekommen.
Wie misst man die Geschwindigkeit des elektrischen Stroms? Man nimmt einen Stromleiter der Länge s und misst die Zeit zwischen Strom ein und Strom angekommen.

Was ich nicht bezweifele, ist folgendes:
Magnetfelder sind bekanntlich quellenfrei (div B = 0).
Magnetfelder werden wirbelförmig induziert
a) von elektrischen Strömen (j)
b) sich ändernden elektrischen Feldern (part.diff E)
zusammen also die 1.Maxwellsche Gleichung (rot B = u*j + u*€*part.diff E)
Weil elektrische Ströme längs elektrischer Feldlinien verlaufen, ist es selbstverständlich immer irgenwie möglich, magnetische Felder auf elektrische Felder umzurechnen. Änderungen, z.B. an Kräften, ergeben sich daraus jedenfalls nicht.

Nach wie vor gilt: Sollte mir (bezüglich der letzten drei Absätze) das Gegenteil bewiesen werden, steigt die o.a. Orgie im Wert von 500€ auf meine Kosten. Ich lasse mich gerne belehren.

[JoAx]

Hallo RoKo!

Tut mir leid, aber hier kann ich dir nicht folgen.

Zitat von RoKo

Es gibt kein Universum vom Typ des unsrigen, in dem das der Fall sein kann. Da fehlen diverse Angaben. Denk mal drüber nach.

Was meinst du damit?

Zitat von RoKo

a) man einen Strom I in einem elektrischen Leiter nicht mit einer realen Bewegung von Elektronen identifizieren darf.

Warum nicht?

Zitat von wiki

Der elektrische Strom (bzw. genauer die elektrische Stromstärke) kann in der Physik formal ausgehend von der elektrischen Ladung durch folgende Gleichung definiert werden:


Der Strom I zu einem bestimmten Zeitpunkt gibt die pro infinitesimalen Zeitabschnitt dt fließende infinitesimale Ladung dQ an. Ist der Strom konstant, so kann man auch schreiben:

Zitat von RoKo

b) die Kraft zwischen stromdurchfloßenen Leitern auch bei Wechselstrom vorhanden ist.

Ok. Und?

Zitat von RoKo

c) die Vorstellung von Elektronen als kleinen Kügelchen, die sich in einem elektrischen Leiter wie in einem Gartenschlauch bewegen, einigermaßen absurd ist.

Wenn ich also eine Gleichstromquelle an einen Stromkreis anschliesse, dann findet kein Ladungsausgleich statt?
Warum wird meine Battarie im Laptop leer?

Zitat von RoKo

Ferner beharre ich auf der Ansicht, dass der Strom in einem elektrischen Leiter mit einer Geschwindigkeit nahe c fließt. (c/3 wäre auch noch nahe c).
Wie misst man die Lichtgeschwindigkeit? Man nimmt einen Lichtleiter der Länge s und misst die Zeit zwischen Licht ein und Licht angekommen.
Wie misst man die Geschwindigkeit des elektrischen Stroms? Man nimmt einen Stromleiter der Länge s und misst die Zeit zwischen Strom ein und Strom angekommen.

Muss man nicht zwischen el. Strom und Potentialdifferenz unterscheiden? Diese breitet sich natürlich deutlich schneller, als das el.Strom "fliesst". Und ist im Grunde die Ursache für den letzteren. Oder etwa nicht?

Zitat von RoKo

Weil elektrische Ströme längs elektrischer Feldlinien verlaufen, ist es selbstverständlich immer irgenwie möglich, magnetische Felder auf elektrische Felder umzurechnen. Änderungen, z.B. an Kräften, ergeben sich daraus jedenfalls nicht.

Warum verlaufen el. Ströme immer entlang der el. Feldlinien?


Gruss, Johann

[EMI]

Zitat von RoKo

Diese Ansichten halte ich für falsch, weil man einen Strom I in einem elektrischen Leiter nicht mit einer realen Bewegung von Elektronen identifizieren darf.

Hallo Roko,

vergiss bitte nicht, dass hier auch Schüler usw. mitlesen!

Der el.Strom I entspricht einem Durchtritt von Elektronen pro Sekunde durch einen metallischen Leiterquerschnitt.
Nehmen wir mal I = 1A, das entspricht einem Durchtritt von 6,24*10^18 Elektronen pro Sekunde durch einen metallischen Leiterquerschnitt.
Daraus folgt:

1A = 6,24*10^18 Elektronen/s

In einem Kupferleiter mit dem Volumen z.B. V=1 mm³ sind bei Raumtemperatur ca. 8,5*10^19 freie Elektronen vorhanden.

Es sind also in einem Draht mit dem Querschnitt A=1 mm² in der Drahtlänge von 1 mm gleich 8,5*10^19 freie Elektronen vorhanden.
Ergo eine Liniendichte ρl=8,5*10^19 Elektronen/mm
Daraus folgt die Driftgeschwindigkeit v der Elektronen im Kupferleiter von A=1 mm² und einem Strom von 1 A:

v = 6,24*10^18 / 8,5*10^19 mm/s
v = 0,073 mm/s

Bei Wechselstrom driften die Elektronen nur hin und her, kommen quasi gar nicht raus aus der Steckdose.

Die Ausbreitungsgeschwindigkeit des elektrischen Stromes in Leitungen beträgt ca. 2/3 c.
Bei dieser Geschwindigkeit handelt es sich aber um einen Bewegungsimpuls der Elektronen.
Auf Grund der el.Ladung bleibt der Abstand zwischen den einzelnen freien Elektronen im Leiter so gut wie konstant.
Wird mit einer el.Spannung am Leiteranfang ein Elektron in Bewegung gesetzt, bewegt sich 1 s später auch ein Elektron, das sich ca. 200000 km vom Leitungsanfang befindet. Jedes einzelne Elektron bewegt sich dabei aber unter 1 mm.

Gruß EMI

[RoKo]

Hallo Joax,

ich mach's kurz, weil müde und morgen um 6 ist die Nacht zu Ende.

Elektrischen Strom kann man nicht ohne den Rest der Elektrodynamik denken. Dazu gehört z.B. auch das Ohmsche Gesetz. Potentialdifferenz = Spannung = Ladungsdifferenz = Elektrisches Feld. Strom ist Ausgleich dieser Differenz längs der Linien des Elektrischen Feldes, das damit in letzter Konsequenz ebenso aufgehoben wird wie die Ladungsdifferenz und die Spannung.

Wegen Wechselstrom darf man die Geschwindigkeit des Stroms nicht mit der Geschwindigkeit von Ladungsträgern verwechseln. Wie EMI so schön sagt: Bei Wechselstrom driften die Elektronen nur hin und her, kommen quasi gar nicht raus aus der Steckdose. Bei konstantem Gleichstrom macht der Begriff Geschwindigkeit des Stroms macht ja nicht so recht Sinn, weil es nur beim Ein- und Ausschalten eine Rolle spielt. Bei hochfrequentem Wechselstrom spielt das eine ganz andere Rolle.

hallo EMI,

dein "Zahlenwerk" ist richtig gut. Aber bezüglich der Schüler bleibt die Frage, wer mehr Verwirrung stifftet, offen.

[JoAx]

Hallo RoKo!

Irgendwie verstehe ich nur Bahnhof gerade. Nun haben wir mit dem Ohmschen Gesetzt auch den Widerstand mit im Boot. Aber was hat das noch mit dem Thema zu tun?

Zitat von RoKo

Strom ist Ausgleich dieser Differenz längs der Linien des Elektrischen Feldes, das damit in letzter Konsequenz ebenso aufgehoben wird wie die Ladungsdifferenz und die Spannung.

Und wie geschieht dieser Ausgleich?
Warum geschieht dieses entlang der Linien des el. Feldes?

Bitte lieber später, dafür aber ausführlicher. Denn im Moment erschliesst sich mir überhaupt nicht, worauf du hinaus willst.

Zitat von RoKo

Wegen Wechselstrom darf man die Geschwindigkeit des Stroms nicht mit der Geschwindigkeit von Ladungsträgern verwechseln.
...

Auch hier wäre eine Begründung wünschenswert.

Zitat von RoKo

Bei konstantem Gleichstrom macht der Begriff Geschwindigkeit des Stroms macht ja nicht so recht Sinn, weil es nur beim Ein- und Ausschalten eine Rolle spielt.

Wie soll man jetzt das verstehen? Weil beim An-/Ausschalten Spannungsspitzen entstehen, und dazwischen diese nicht gibt, "fliesst" da auch nichts? Warum entlädt sich eine Battarie?


Gruss, Johann

[EMI]

Zitat von RoKo

Aber bezüglich der Schüler bleibt die Frage, wer mehr Verwirrung stifftet, offen.

Guten Morgen Roko,

dein Wecker klingelt ja auch bald.
Ich muss jetzt schon zum Flieger.
Nur noch soviel, das mit Verwirrung stiften ist meine Domäne.
Da kommst Du nie ran.

Gruß EMI