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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! |
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#1
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Ruhendes Elektron, bewegtes Elektron, Wirbelfeld
Hallo,
eine Frage (nicht quantenphysikalisch, sondern eher klassisch - Maxwell - bezogen): Elektron Egon sitzt da und macht Brotpause. Elektron Emil fliegt (bspw. im Abstand von 10 mm) an ihm mit einer (annähernd gleichförmigen) Geschwindigkeit v vorbei (v muss nicht sehr groß sein bspw. v=c/1000) und sicherlich wird auch v durch Egon beeinflusst, aber die ungefähre Betrachtung reicht. Aufgrund der Coloumb-Kraft wird ja Egon von Emil und Emil von Egon abgestoßen (besonders wenn Emil nahe an ihm dran ist). Wird Egon aber wegen des magnetischen Wirbelfelds von Emil (ungefähr betrachtet) in dessem Bewegungsrichtung (Richtung v) beschleunigt oder wird er (ungefähr betrachtet) eher in die entgegengesetzte Bewegungsrichtung von v beschleunigt? Mir ist die Frage nicht ganz klar, weil sich zwei Leiter in der Ampere-Definition https://de.wikipedia.org/wiki/Ampere ja anziehen, bei denen sich die Elektronen in die gleich Richtung bewegen. Hier wäre die Frage (für mich): Wenn nur ein Leiter bestromt wird, werden dann die Elektronen im anderen Leiter beeinflusst, so dass ein Strom in die gleich Richtung oder eben in die andere Richtung ensteht - oder entsteht gar kein Strom in dem anderen Leiter (?) VG Slash Ge?ndert von Slash (19.07.15 um 22:05 Uhr) |
#2
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AW: Ruhendes Elektron, bewegtes Elektron, Wirbelfeld
Hallo Slash,
Dein Post ist zwar schon eine Ecke alt, aber die Frage ist gut und niemand hat sie Dir beantwortet. Zunächst mal, es ist nicht ganz einfach die Lösungen der Maxwellgleichungen für zwei Punktladungen zu berechnen. Man kann es aber tun, und erhält dann die sogenannten Liénard-Wiechert-Potentiale. Was sagen die uns? Halte in Gedanken die Zeit fest und zieh eine Verbindungslinie von einem Elektron zum anderen. Berechne dann die Differenzgeschwindigkeit und betrachte die felderzeugende Ladung als ruhend. Das kann man wegen des Relativitätsprinzips immer tun. Da die felderzeugende Ladung gedanklich ruht, erzeugt sie ein rein elektrisches Feld. Der Winkel zwischen Verbindungsachse und Geschwindigkeitsdifferenzvektor ist jetzt sehr wichtig. Beträgt der Winkel 0°, so ist die Kraft zwischen beiden Elektronen geschwächt. Das passiert dann, wenn sich beide Elektronen genau aufeinander zu- oder voneinander wegbewegen. Beträgt der Winkel jedoch 90°, so ist die Kraft verstärkt und zwar stärker als die Schwächung im 0° Fall. Das passiert, wenn die Elektronen seitlich aneinander vorbeifliegen. Das elektrische Feld wird durch Relativbewegung also einen Hauch elliptisch. Die Abschwächung von einer idealen Sphäre ist jedoch extrem klein. Du darfst nicht vergessen, dass die magnetische Kraft eine Größenordnung kleiner ist! Die Betrachtungen funktionieren auch nur für Geschwindigkeiten sehr viel kleiner c. Das Bild ist eine Seite aus "Elektromagnetische Feldtheorie" von Günther Lehner, welches ich sehr empfehlen kann. Im Anhang hat er auch eine schöne Herleitung der LW-Potentiale. ------------------ Jetzt das Ampersche Gesetz: Stell Dir einen unendlich langen Halbleiterdraht und daneben oder darüber eine bewegte oder ruhende Probleladung vor. Nach links fließen die Löcher, nach rechts die Elektronen. Berechne nun jeweils die Geschwindigkeits-Verbindungsachsen-Winkel zwischen jedem einzelnen Elektron/Loch im Halbleiter und der Probeladung. Wenn Du das tust, bekommst Du die Lorentzkraft, also eine Kraft, die auf die Geschwindigkeit der Probeladung immer senkrecht steht. Diese Erklärung kommt ohne Magnetfeld aus. Für die Praxis ist es aber gut mit B und H zu rechnen. Aber diese Hintergründe zu kennen, schadet nicht. ------------------ Das sich das Feld in Bewegungsrichtung abflacht, lässt sich mit der Lorentzkontraktion erklären. Wie man die Feldverstärkung bei 90° mit der SRT erklärt, weiß ich nicht. Viele Grüße Tom |
#3
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AW: Ruhendes Elektron, bewegtes Elektron, Wirbelfeld
Ja, die Frage ist schon länger her gestellt worden.
Nun. Zitat:
Bei dir hast du aber nur zwei (negative) Ladungen genommen. Da kannst du die eine Ladung als ruhend nehmen, und die andere bewegt sich dann halt in ihrem E-Feld. Wenn der Strom sich nach einschalten eingestellt hat (also, konstant geworden ist), dann wird kein Strom im anderen Leiter induziert.
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Gruß, Johann ------------------------------------------------------------ Eine korrekt gestellte Frage beinhaltet zu 2/3 die Antwort. ------------------------------------------------------------ E0 = mc² |
#4
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AW: Ruhendes Elektron, bewegtes Elektron, Wirbelfeld
Hallo TomS und Joax,
vielen Dank euch beiden für die Antworten. Das hilft in jedem Fall schon einmal weiter und da hab ich etwas mitgenommen a) das Liénard-Wiechert-Potential b) die Tatsache, dass der Leiter im Gegensatz zu den Elektronen natürlich auch elektrisch neutral ist. Allerdings werd ich vermutlich noch drüber nachdenken müssen, um es ganz zu verstehen. Viele Grüße Slash |
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