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Relativismus: Betrachtung einer bewegten Ladung neben einem strmdrchflss. Leiter 26 01. 2020 13:08 #64427

Vielen Dank im Voraus für Beantwortung dieser Frage:
In Video 13 dieser Reihe wird zum Schluss des Videos eine Hausaufgabe aus dem Video zum Elektromagnetismus erneut aufgegriffen und beantwortet. Dabei ging es um die Betrachtung eines stromdurchflossenen Leiters und einer außerhalb des Leiters platzierten bewegten Ladung. Dazu wurde von Herrn Gaßner ein Schaubild an die Tafel gezeichnet. Auf der linken Seite des Schaubilds wurde eine Bewegung der Ladung zum Leiter aus der Perspektive des ruhenden Leiters und der restlichen ruhenden Welt anhand der Lorentzkraft (siehe Elektromagnetismus) erklärt. Im Gegensatz dazu wurde auf der rechten Seite des Schaubilds diese Situation aus der Perspektive der bewegten Ladung (Bewegung parallel zur Stromflussrichtung) gezeigt. Bei dieser Anschauung konnte das Phänomen dieser Bewegung "erstmal" nicht mit deiser Lorentzkraft erklärt werden. Nun zu meiner Frage:
Da die Lorentzkraft aus der Tatsache, dass sich die bewegte Ladung mit einer Geschwindigkeit V "durch das Magnetfeld" bewegt und dieses Magnetfeld B in eine bestimmte Richtung "wirkt", erklärt wird, kommt man bei der linken Seite des Schaubilds zum logischen Schluss, dass eine Lorentzkraft für die Bewegung der Ladung zum Leiter hin verantwortlich ist. Mir stellt sich nun die Frage, warum auf der rechten Seite des Schaubilds die Bewegung V wegfällt (weil sich angeblich die Ladung aus der eigenen Sicht nicht bewegt) und somit die Kraft keine Lorentzkraft sein kann, da sich die bewegte Ladung ja schon mit einer Geschwindigkeit V "durch das Magnetfeld" bewegt, nur es diesmal sozusagen so aussieht als würde sich das Magnetfeld durch die Ladung bewegen.
Nocheinmal vielen Dank für die Beantwortung im Voraus.

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Relativismus: Betrachtung einer bewegten Ladung neben einem strmdrchflss. Leiter 26 01. 2020 13:35 #64428

Links ruhendes Bezugssystem: Elektronen bewegen sich.

Rechts bewegtes Bezugssystem mit genau der Geschwindigkeit der Elektronen Bewegung. Daher ruhen in diesem Bezugssystem die Elektronen und der Leiter und damit die positiv geladenen Atomrümpfe bewegen sich.

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Relativismus: Betrachtung einer bewegten Ladung neben einem strmdrchflss. Leiter 26 01. 2020 13:57 #64429

Das ist ja das was ich meine! Da sich der Leiter und die positiven Ladungen rechts bewegen, gibt es ja trotzdem diese Geschwindigkeit V, von der ausgegangen wird,dass es sie rechts nicht mehr gibt.
Vielen Dank für ihre Antwort.

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Relativismus: Betrachtung einer bewegten Ladung neben einem strmdrchflss. Leiter 26 01. 2020 18:49 #64441

Simon Schneider schrieb: Das ist ja das was ich meine! Da sich der Leiter und die positiven Ladungen rechts bewegen, gibt es ja trotzdem diese Geschwindigkeit V, von der ausgegangen wird,dass es sie rechts nicht mehr gibt.
Vielen Dank für ihre Antwort.


Im linken Bezugssystem bewegen sich die Elektronen mit Geschwindigkeit v nach oben.
Im rechten Bezugssystem bewegen sich die Atomrümpfe mit Geschwindigkeit v nach unten.

Mir ist nur im Moment noch nicht klar, was das Problem ist.

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Relativismus: Betrachtung einer bewegten Ladung neben einem strmdrchflss. Leiter 26 01. 2020 19:37 #64446

Simon Schneider schrieb: Mir stellt sich nun die Frage, warum auf der rechten Seite des Schaubilds die Bewegung V wegfällt (weil sich angeblich die Ladung aus der eigenen Sicht nicht bewegt) und somit die Kraft keine Lorentzkraft sein kann, da sich die bewegte Ladung ja schon mit einer Geschwindigkeit V "durch das Magnetfeld" bewegt, nur es diesmal sozusagen so aussieht als würde sich das Magnetfeld durch die Ladung bewegen.
Nocheinmal vielen Dank für die Beantwortung im Voraus.

Die Ladung bewegt sich aus subjektiver Sicht nicht durch ein Magnetfeld sondern sie steht still, daher spürt sie auch keine Magnetkraft.

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Relativismus: Betrachtung einer bewegten Ladung neben einem strmdrchflss. Leiter 26 01. 2020 19:42 #64448

Aber wieso gibt es keine Geschwindigkeit V durch das Magnetfeld, wenn sich das Magnetfeld durch die ruhende Ladung sondern nur wenn sich die Ladung durch das Magnetfeld bewegt. Das ist doch das Gleiche!?

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Relativismus: Betrachtung einer bewegten Ladung neben einem strmdrchflss. Leiter 26 01. 2020 22:11 #64463

Simon Schneider schrieb: Aber wieso gibt es keine Geschwindigkeit V durch das Magnetfeld, wenn sich das Magnetfeld durch die ruhende Ladung sondern nur wenn sich die Ladung durch das Magnetfeld bewegt. Das ist doch das Gleiche!?

Wenn Du Dir die linke Seite ansiehst, dann siehst Du, dass das Magnetfeld durch bewegte Ladungen erzeugt wird und sich selber nicht bewegt.
Auf der rechten Seite bewegen sich nun die Protonen entgegengesetzt und das dadurch erzeugte Magnetfeld ruht daher ebenso. Für eine Wirkung müßte sich die fragliche Ladung aber ebenfalls bewegen, wie auf der linken Seite eben.

Das Magnetfeld hat zwar Wirkung auf einen Mangenten aber eben nicht auf einfache unbewegte Ladungen.
Folgende Benutzer bedankten sich: Simon Schneider

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Relativismus: Betrachtung einer bewegten Ladung neben einem strmdrchflss. Leiter 19 07. 2020 15:23 #73239

Es gibt zum Thema auch einen aktuelleren Faden, wonach eine entsprechende Lorentzkraft zwischen zwei parallelen Elektronenstrahlen im Vakuum auch ganz ohne Leiter festgestellt werden kann: www.urknall-weltall-leben.de/forum/4-spe.../3975-seite-164.html

Simon Schneider schrieb: Aber wieso gibt es keine Geschwindigkeit V durch das Magnetfeld, wenn sich das Magnetfeld durch die ruhende Ladung sondern nur wenn sich die Ladung durch das Magnetfeld bewegt. Das ist doch das Gleiche!?

Ja, so sehe ich das auch. Es müsste das Gleiche sein.
ra-raisch schrieb: Wenn Du Dir die linke Seite ansiehst, dann siehst Du, dass das Magnetfeld durch bewegte Ladungen erzeugt wird und sich selber nicht bewegt.

  1. Gut, bei bewegten negativen Ladungen im ruhenden Leiter ist es dann so:
    Es entsteht durch die relative Bewegung der Elektronen zu den ruhenden Protonen ein mit dem Leiter ruhendes Magnetfeld, das vom parallel bewegten Elektron außerhalb des Leiters durchquert wird, welches dadurch gemäß Linke-Hand-Regel eine Lorentzkraft zum Leiter hin erfährt.

  2. Aus Sicht von ruhenden negativen Ladungen im längs bewegten Leiter müsste es dann so sein 1):
    Es entsteht durch die relative Bewegung der Protonen zu den ruhenden Elektronen ein mit dem Leiter bewegtes Magnetfeld, das vom parallel ruhenden Elektron außerhalb des Leiters durchquert wird, welches dann gemäß Rechte-Hand-Regel eine Lorentzkraft zum Leiter hin erfährt.
Das erscheint logisch, denn wie sollte ein- und dasselbe Magnetfeld je nach Sichtweise einmal räumlich an den Leiter bzw. an dessen konkrete Atome (Protonen) gebunden sein und das andere mal nicht? Die Betrachtung des Stroms als positive oder negative bewegte Ladungen ist ja nur die Sicht auf ein- und dieselbe Medaille von beiden Seiten. Man muss halt für das Magnetfeld jeweils die linke oder die rechte Hand zur Ermittlung des Drehsinns bemühen. Aber es ist doch nicht so, dass dadurch jeweils ein anderes Magnetfeld entsteht. Es ist natürlich ein- und dasselbe Magnetfeld (nicht nur das gleiche). Der Drehsinn ist nur scheinbar anders, genau wie wenn man eine Drehscheibe mal von vorne, mal von hinten betrachtet, während sie sich unbeeinflusst dreht.

Demnach "kleben" sozusagen einzelne Feldlinien des Magnetfelds räumlich an den Atomkernen im Leiter. Dürfen die Feldlinien das? Irgend eine Alternatives-Weltbild-Alarmstufe? :S. Vielleicht gibt es nach Lehrmeinung grundsätzlich keine bewegten magnetischen Felder oder Feldlinien?

Mein Fazit als Laie:
Man braucht zur Erklärung nicht zwingend die SRT mit entsprechender Längenkontraktion des Leiters, was mir ohnehin nicht besonders plausibel scheint wenn man annimmt, dass Elektronen im stromdurchflossenen Leiter nicht zwingend relativistisch bedeutsame Geschwindigkeiten erreichen müssen... oder müssen sie das? EDIT: Sie müssend nicht, wie eine Beispielrechnung hier zeigt, Zitat: "Der Draht hat einen Querschnitt von 1 mm2. Der Strom beträgt 1 A. [...] Die Elektronen bewegen sich in diesem Beispiel nur sehr langsam mit v = 0,074 mm / s durch den Leiter."

/!\ Achtung /!\
Mein Fazit steht anscheinend im Widerspruch zur Lehrmeinung, jedenfalls zur Erklärung Josef Gaßers im AzS-Video 13. Er argumentiert aus Sicht von ruhenden, negativen Ladungen im bewegten Leiter mit der Längenkontraktion des Leiters gemäß SRT: Für das ebenfalls ruhende Elektron außerhalb des bewegten Leiters kommt es wegen der Längenkontraktion zu einer örtlichen Konzentration positiver Ladungen im Leiter, was dann eine entsprechende elektrische Kraft in Richtung des Leiters zur Folge hat. Betrachtet man dagegen den Leiter als ruhend und die negativen Ladungen als bewegt, dann handelt es sich wie gehabt um eine magnetische Kraft. ^^

Wo ist nun mein Denkfehler? Oder könnte beides stimmen? Vielleicht kommt ja die Sache mit der elektrischen Kraft einfach noch dazu wenn die Ladungen besonders schnell sind? Vielleicht ist die SRT auch nur eine von mehreren schlüssigen Erklärungen. Wäre der Sachverhalt nicht mit der SRT vereinbar, dann wäre das ja ein Hinweis darauf, dass mit der SRT etwas nicht stimmt oder aber mit unserem Verständnis von Elektromagnetismus.

1) NACHTRAG: Habe jetzt wohl einen Denkfehler gefunden: Die Punkte 1 und 2 oben sind nicht wirklich symmetrisch, denn wenn bei Punkt 1 das entstehende Magnetfeld mit den unbewegten Ladungen ruht, dann müsste es bei Punkt 2 ebenfalls mit den unbewegten Ladungen ruhen. Es sollen ja alle Naturgesetze gleichermaßen gelten. Also existieren dann gesamthaft doch zwei verschiedene Magnetfelder? Ein bewegtes und ein Unbewegtes? Ein dritter Beobachter von außen müsste dann beide "spüren" können...

Also sprach das Photon: Wo wir sind ist vorne! Und sollten wir mal hinten sein, dann ist hinten vorne!

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