Quanten.de Diskussionsforum  

Zurück   Quanten.de Diskussionsforum > Schulphysik und verwandte Themen

Hinweise

Schulphysik und verwandte Themen Das ideale Forum für Einsteiger. Alles, was man in der Schule mal gelernt, aber nie verstanden hat oder was man nachfragen möchte, ist hier erwünscht. Antworten von "Physik-Cracks" sind natürlich hochwillkommen!

Antwort
 
Themen-Optionen Ansicht
  #1  
Alt 28.02.09, 21:05
nancy50 nancy50 ist offline
Profi-Benutzer
 
Registriert seit: 30.09.2007
Beiträge: 162
Standard Ausgangspunkt der SRT

Hallo,

Ausgangspunkt für Einsteins SRT waren Effekte der relativistischen Elektrodynamik.
Er stellte sich vor, wie ein Magnet in eine Spule(in Ruhe) taucht und umgekehrt eine Spule in einen Magneten (in Ruhe).
Ich dachte immer das sei egal wer wierum eintaucht, dem ist aber nicht so !

"Das beobachtbare Phänomenhängt hängt hier nur ab von der Relativbewegung von Leiter und Magnet, während nach der üblichen Auffassung die beiden Fälle, dass der eine oder der andere dieser Körper der bewegte sei, streng voneinander zu trennen sind. Bewegt sich nämlich der Magnet und ruht der Leiter, so entsteht in der Umgebung des Magneten ein elektrisches Feld von gewissem Energiewerte, welches an den Orten, wo sich Teile des Leiters befinden, einen Stromerzeugt. Ruht aber der Magnet und bewegt sich der Leiter, so entsteht in der Umgebung des Magneten kein elektrisches Feld, dagegen im Leiter eine elektromotorische Kraft (EMK) welcher an sich keiner Energie entspricht, die aber - Gleichheit der Relativbewegung bei den beiden ins Auge gefassten Fällen vorausgesetzt- zu elektrischen Strömen von derselben Größe unddemselben Verlaufe Veranlassung gibt, wie im ersten Falle die elektrischen Kräfte.“

Wieso entsteht im ersten Fall in der Umgebung des Magneten ein elektrisches Feld und wieso ist die EMK keine Energie ?

N50
Mit Zitat antworten
  #2  
Alt 01.03.09, 00:49
Benutzerbild von rene
rene rene ist offline
Guru
 
Registriert seit: 01.05.2007
Beiträge: 716
Standard AW: Ausgangspunkt der SRT

Bei richtiger Interpretation des integralen Induktionsgesetzes ist jede Induktion ausnahmslos mit einer Änderung des magnetischen Flusses gekoppelt. Die Ursache der Induktion ist ihre Zeitabhängigkeit des Magnetfeldes. Die feldtheoretische Formulierung der Elektrodynamik ist so, dass es nicht darauf ankommt, ob die felderzeugenden Pole des Magneten ruhen oder sich bewegen, ausser bei einem inhomogenen Feld etwa wo eine Zeitabhängigkeit des Magnetfelds zustande kommt. In die Feldstärke E = v * B geht nur die Relativgeschwindigkeit v zu einem System ein, in dem ein wie auch immer erzeugtes Magnetfeld B gemessen wird.

Aus der Bewegung einer Leiterbrücke in einem homogenen Magnetfeld wird mittels der Lorentz-Kraft üblicherweise auf eine Induktionsspannung im Sinne einer Potenzialdifferenz geschlossen. Unter geeigneten Bedingungen (z.B. kein Stromfluss) entsteht diese tatsächlich als Endzustand, der sich je nach Bezugssystem unterschiedlich sehen lässt.

Die Relativitätstheorie macht eine klare Aussage über die Grösse des elektrischen Feldes E, das beobachtet wird, wenn sich ein Beobachter mit der Geschwindigkeit v relativ zu einem anderen System bewegt, in dem ein magnetisches Feld B' (zeitlich konstant oder zeitabhängig) und ein elektrisches Feld E' gemessen werden. E = E' + v * B' steht in Übereinstimmung mit der Lorentz-Kraft F = q v * B', die der Beobachter als Beitrag zur elektrischen Kraft sieht.


Wenn sich ein Elektron mit der Geschwindigkeit v in einem Magnetfeld, das ohne die Gegenwart des Elektrons homogen wäre und die Stärke H hätte, bewegt, steht v senkrecht auf H. Auf das Elektron wirkt die Kraft F=-e*(v*B) . Das hat eine Impulsänderung zur Folge, da F senkrecht auf v steht.

Beispiel: Eine Leiterschleife wird in ein Magnetfeld hineinbewegt. Das Magnetfeld ist zeitlich konstant. Trotzdem tritt eine Induktionsspannung auf. Das erkennt man leicht, wenn man den Vorgang in dem Bezugssystem betrachtet, in dem die Leiterschleife ruht.
Stattdessen kann man den Vorgang aber auch in dem Bezugssystem, in dem der Magnet ruht, mit Hilfe der Lorentzkraft erklären. Im Draht befinden sich bewegliche Ladungsträger. Sie bewegen sich mit der Geschwindigkeit v im Magnetfeld nach links. Daher wirkt die Lorentzkraft F_L=Q*(v*B) auf sie. Hierdurch werden die Ladungsträger solange verschoben, bis F_L durch F_e=Q*E kompensiert wird. Es entsteht also ein elektrisches Feld der Stärke E= v*B, welches in Richtung des Leiters liegt.

Fazit: Bewegt man eine geschlossene Leiterschleife in ein Magnetfeld hinein, so wird in der Leiterschleife ein Strom induziert. Auf den Draht, in dem jetzt ein elektrischer Strom fliesst, wirkt im Magnetfeld die Lorentzkraft. Sie ist so gerichtet, dass sie die Bewegung der Leiterschleife “zu hindern versucht*.


Grundsätzlich sind Kräfte keine Energien. Über den zurückgelegten Weg * Kraft lässt sich jedoch die umgesetzte Energie bestimmen.

Grüsse, rene
__________________
Realität ist eine Frage der Wahrnehmung
Mit Zitat antworten
  #3  
Alt 01.03.09, 05:58
Benutzerbild von Marco Polo
Marco Polo Marco Polo ist offline
Moderator
 
Registriert seit: 01.05.2007
Beiträge: 4.967
Standard AW: Ausgangspunkt der SRT

Zitat:
Zitat von EMI Beitrag anzeigen
Ursache für Alles ist nur die el.Ladung! so einfach ist das.
Und genau das hat Einstein mit der SRT glänzend nachgewiesen!!!!
Nicht nur das. Durch die SRT gelang es zudem die Coulomb-Kraft mit der Lorentz-Kraft zur elmag. Kraft zu vereinigen.
Mit Zitat antworten
  #4  
Alt 01.03.09, 08:54
nancy50 nancy50 ist offline
Profi-Benutzer
 
Registriert seit: 30.09.2007
Beiträge: 162
Standard AW: Ausgangspunkt der SRT

Danke. Rene, das war ein danzes Stück Arbeit von dir !
Habs vrstanden, ist ja nicht ganz so einfachdas Ganze, man lernt eben nie aus.

Ich denke aber hier liegt die Wurzel allen Verständnisses der SRt und das zu wissen ist schon mal ganz gut und ein Anfang.

N50
Mit Zitat antworten
  #5  
Alt 01.03.09, 09:20
nancy50 nancy50 ist offline
Profi-Benutzer
 
Registriert seit: 30.09.2007
Beiträge: 162
Standard AW: Ausgangspunkt der SRT

Rene, bitte noch eine scheinbar "dumme" Frage,
Die SRT entstand ja aus der Not der Elektrodynamik und musste ! entwickelt werden um die Physik wieder konsistent zu machen.
Das ist klar und bildhaft.(der Begriff ist mir wichtig )
Was war aber eigentlich die Not zur Entwicklung der ART ?
Periheldrehung Merkur, nicht, Äquivalenz träge und schwere Masse, nein und so weiter...
Es wird immer geschrieben, Einstein Entwickelte die ART um die beschleunigten Systeme mit zu berücksichtigen, das sagt sich einfach, ist aber nicht bildhaft.
So richtig bildhaft kann ich mir das ehrlich nicht vorstellen, ich plappere es auch nur nach.
Gibts da eine "einfache " Erklärung ?

Danke
N50
Mit Zitat antworten
  #6  
Alt 01.03.09, 13:19
Benutzerbild von EMI
EMI EMI ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 12.05.2008
Ort: Dorsten
Beiträge: 2.564
Standard AW: Ausgangspunkt der SRT

Die Newtonsche-Mechanik ist kovariant gegenüber den Galilei-Transformationen.(beim Übergang zu beschleunigt bewegten Bezugssystemen besteht die Kovarianz nicht mehr)
Wendet man auf die Maxwellchen Gleichungen des el.mag.Feldes die Galilei-Transformation an, so erweisen sie sich als nicht kovariant.
Das aber steht im Widerspruch zur Erfahrung, wonach alle Inertialsysteme gleichberechtigt sind.
Die Maxwellschen-Gleichungen sind jedoch kovariant gegenüber der Lorentz-Transformation.
Einstein bewies, das die Newtonsche-Mechanik so abgeändert werden muss, das sie (wie die Elektrodynamik) gegenüber der Lorentz-Transformation kovariant ist.
Die tiefgründigen Untersuchungen hierzu führten Einstein zur SRT.

Einstein stellte sich im Weiteren die Aufgabe zu untersuchen, wie die Transformationen von physikalischen Gesetzen zu erfolgen hätte, wenn Nichtinertialsysteme vorliegen.
Wie man also im Falle von Bezugssystemen eines beliebigen(beschleunigten) Bewegungszustandes zu transformieren hat.
Darüber hinaus untersuchte er die vorzunehmende Änderung des Newtonschen-grav.Gesetzes.(nicht kovariant gegenüber einer Lorentz-Transformation)
Die tiefgründigen Untersuchungen hierzu führten Einstein zur ART.

EMI
__________________
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.
Mit Zitat antworten
  #7  
Alt 01.03.09, 13:20
Benutzerbild von rene
rene rene ist offline
Guru
 
Registriert seit: 01.05.2007
Beiträge: 716
Standard AW: Ausgangspunkt der SRT

Hallo nancy50

Die ART ist eine Verallgemeinerung der gekrümmten Raumzeit und enthält die flache Raumzeit der SRT als Grenzfall. Für hineichend kleine Gebiete der Raumzeit geht die ART in die SRT über. Die ART ist ebenso eine Verallgemeinerung von Newtons Gravitationsgesetz, die Newtons Gravitationsgesetz als Grenzfall hinreichend geringer Massen und Geschwindigkeiten enthält.

Die Berechnung von Beschleunigungen lassen sich auch über die SRT vollständig beschreiben unter der Voraussetzung einer hinreichend flachen Raumzeit. Marco Polo, EMI und meine Wenigkeit haben schon einiges dazu geschrieben und berechnet. Allerdings mag ich jetzt nicht danach suchen.

Grüsse, rene
__________________
Realität ist eine Frage der Wahrnehmung
Mit Zitat antworten
  #8  
Alt 01.03.09, 17:21
Benutzerbild von Bauhof
Bauhof Bauhof ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 07.12.2008
Ort: Nürnberg
Beiträge: 2.105
Standard AW: Ausgangspunkt der SRT

Zitat:
Zitat von nancy50 Beitrag anzeigen
Die SRT entstand ja aus der Not der Elektrodynamik und musste ! entwickelt werden um die Physik wieder konsistent zu machen.
Das ist klar und bildhaft.(der Begriff ist mir wichtig )
Was war aber eigentlich die Not zur Entwicklung der ART ?
Periheldrehung Merkur, nicht, Äquivalenz träge und schwere Masse, nein und so weiter...
Es wird immer geschrieben, Einstein Entwickelte die ART um die beschleunigten Systeme mit zu berücksichtigen, das sagt sich einfach, ist aber nicht bildhaft.
So richtig bildhaft kann ich mir das ehrlich nicht vorstellen, ich plappere es auch nur nach.
Gibts da eine "einfache " Erklärung ?
Hallo Nancy,

wenn immer geschrieben wird, Einstein entwickelte die ART um die beschleunigten Systeme zu berücksichtigen, dann vergiss das, es ist falsch. Bitte jetzt nichts falsch verstehen: Die ART kann selbstverständlich auch beschleunigte System beschreiben. Aber das ist nicht das Wesentliche.

Die "Not" zu Entwicklung der ART entstand dadurch, dass die SRT keine gravitativen Systeme beschreiben konnte. Die ART ist somit Einsteins Gravitationstheorie. Sie beinhaltet Newtons Gravitationstheorie als Spezialfall für schwache Gravitationsfelder.

Die Periheldrehung des Merkur war zum Beispiel ein Beleg dafür, dass die ART Voraussagen macht, die besser mit der Beobachtung übereinstimmen als die Newtonschen Voraussagen für den gleichen Vorgang.

M.f.G. Eugen Bauhof
__________________
Ach der Einstein, der schwänzte immer die Vorlesungen –
ihm hatte ich das gar nicht zugetraut!

Hermann Minkowski
Mit Zitat antworten
  #9  
Alt 01.03.09, 19:26
Uli Uli ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 01.05.2007
Beiträge: 1.798
Standard AW: Ausgangspunkt der SRT

Zitat:
Zitat von EMI Beitrag anzeigen
das ist eben gerade nicht falsch Bauhof.

Gruß EMI
Natürlich kann die SRT als "Obermenge" der klassischen nichtrelativistischen Physik auch Beschleunigungen beschreiben. Rene sagte das bereits.

Natürlich ist auch die Verwendung beschleunigter Koordinatensysteme zur Beschreibung möglich in der SRT. Nur haben in diesen die Bewegungsgleichungen nicht ihre einfachste Form, da diese gemäß der SRT nicht inertial sind.

Zudem ist richtig, dass die Lorentz-Transformationen der SRT (wie die Galilei-Transformationen der nichtrelativistischen Physik) zwischen Inertialsystemen gelten. Das sind Systemen in gleichförmig, geradliniger Relativbewegung zueinander.

Erst in der ART gibt es auch beschleunigte - und dennoch inertiale - Systeme.

Aber da sind wir uns wahrscheinlich eh alle einig ... .

Gruß,
Uli
Mit Zitat antworten
  #10  
Alt 01.03.09, 20:11
Eyk van Bommel Eyk van Bommel ist offline
Singularität
 
Registriert seit: 08.07.2007
Beiträge: 3.364
Standard AW: Ausgangspunkt der SRT

Hi,
wenn ich die Antwort an N50 richtig „verstanden“ habe (drückt mir mal die Daumen ), dann verstehe ich nun aber nicht mehr den "GROßEN" Unterschied zwischen einem bewegten gel. Objekt in einem homogenen Magnetfeld und einem Massenobjekt in einem homogenen G-Feld? (= flache Raumzeit)
Und entspricht der Zustand eines Massenobjektes in einem G-Potential, nicht dem eines gel. Objektes in einem inhomogenen M-/E-feld?

Also kann man das G-Feld mit dem E-Feld diesbezüglich gleichsetzen?

Gruß
EVB

PS: In diesem Zusammenhang denke ich nun ich EMI`s Einwand – Gravitation hat was mit Ladung der Teilchen zutun - zu verstehen (auch wenn ich nicht wirklich in der Lage bin das nachzuvollziehen)

PSS: Stimmt eigentlich was mit dem Server nicht? Irgendwie ist der Zugang a r s c h langsam?
__________________
Phantasie ist wichtiger als Wissen, denn Wissen ist begrenzt. A.E
Mit Zitat antworten
Antwort

Lesezeichen

Themen-Optionen
Ansicht

Forumregeln
Es ist Ihnen nicht erlaubt, neue Themen zu verfassen.
Es ist Ihnen nicht erlaubt, auf Beiträge zu antworten.
Es ist Ihnen nicht erlaubt, Anhänge hochzuladen.
Es ist Ihnen nicht erlaubt, Ihre Beiträge zu bearbeiten.

BB-Code ist an.
Smileys sind an.
[IMG] Code ist an.
HTML-Code ist aus.

Gehe zu


Alle Zeitangaben in WEZ +1. Es ist jetzt 17:19 Uhr.


Powered by vBulletin® Version 3.8.8 (Deutsch)
Copyright ©2000 - 2019, vBulletin Solutions, Inc.
ScienceUp - Dr. Günter Sturm