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Elektrodynamik und Relativität: Revisited

 
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Sowasaberauch



Anmeldedatum: 09.04.2008
Beiträge: 833

BeitragVerfasst am: Sa Okt 08, 2011 10:16 am    Titel: Elektrodynamik und Relativität: Revisited Antworten mit Zitat

Wir hatten dieses Thema ja schon einmal.

Aber irgendwie hat sich bei mir der Knoten immer noch nicht gelöst.
Ich möchte das Problem nochmals an einem kleinen Beispiel erörtern.

Die Relativitätstheorie besagt ja, dass es keine absolute Geschwindigkeit (zu einem Äther) gibt, sondern nur relative Geschwindigkeiten zueinander. Die Lorentz-Transformation erklärt dann die Veränderung der Beobachtung, je nach relativer Bewegung (Stauchung in Bewegungsrichtung und Zeitveränderung). Soweit so gut.

Also hier das Beispiel:

Ich befinde mich in einem Inertialsystem. Neben mir ist ein Elektron. Ich habe auch noch einen starken Permanentmagneten dabei. Diesen richte ich auf das Elektron. Es ist klar, da ich mich in einem Inertialsystem befinde, dass das Elektron nicht durch den Magneten beeinflusst wird. Da sich ja von mir aus gesehen nichts bewegt. Also bleibt dieser Zustand so für immer, und nichts verändert sich. (Das ist nicht ganz korrekt, da das Elektron eine Influenzwirkung auf mich ausübt und mich leicht anzieht. Diese Kraft ist jedoch sehr klein, und daher vernachlässigen wir diese Mal)

Nun fliegt ein Kollege neben mir vorbei. (Oder ich fliege neben ihm vorbei, ist ja eben egal, da es nur relative Geschwindigkeiten gibt). Dieser sieht nun also das sich im Raum bewegende Elektron und mich mit dem Magneten. Laut der Lorentz-Kraft übt nun also der Magnet auf das sich bewegende Elektron eine Kraft aus: Das Elektron wird bzgl der Flugrichtung seitlich abgelenkt. Es entfernt sich also z.B. von mir, oder kommt näher zu mir, geht rauf, oder runter, je nach Orientierung und Polung des Magneten. Nehmen wir an, ich halte den Magneten so, dass es näher zu mir kommt. Irgendwann trifft das Elektron dann also auf mich.
Zumindest aus der Sicht meines Kollegen.

Denn wie wir ja vorher schon festgestellt haben, sollte aus meiner Sicht nichts passieren. Wie geht das zusammen???
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Dodes



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BeitragVerfasst am: Mi Okt 12, 2011 1:51 pm    Titel: Re: Elektrodynamik und Relativität: Revisited Antworten mit Zitat

Mh,

ganz einfach. Dein Vorbeiflieger sieht das Elektron in Bewegung,
das Elektron bewegt sich aber relativ zum dem Magnetfeld nicht,
also sieht er nur ein bewegtes Elektron und keine abgelenktes
Elektron, weil er das Magnetfeld ja auch an sich vorbeifliegen
sieht Wink

Bewegt man Spule und Magnet synchron, dann bewegt sich keine
Elektron relativ zum Magnetfeld, deshalb wird auch nichts
induziert Wink

Gruß Dodes
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Sowasaberauch



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Beiträge: 833

BeitragVerfasst am: Mi Okt 12, 2011 2:02 pm    Titel: Antworten mit Zitat

???

Also nach meiner Erkenntniss gibt es keine "Bewegung" des Magnetfeldes, sondern nur eine lokal Veränderung des Magnetfelds (welche durch eine Bewegung verursacht sein kann).

D.h. IMHO sollt das Elektron durch die Lorentz-Kraft angezogen werden, egal ob sich der Magnet mitbewegt oder nicht. Denn entscheidend ist doch einzig und allein nur das Magnetfeld an der Stelle des Elektrons. Oder?
In der Formel hast Du ja nur den Magnetfeldvektor an diesem Punkt und nirgendwo eine Bewegung dieses Vektors.

Man könnte den Versuch auch einfach verändern. Nehmen wir an, es gäbe einen unendlich langen Permanentmagneten. Und ich fliege schön parallel an diesem vorbei. Aus meiner Sicht bewegt sich jetzt zwar der Magnet an mir vorbei, das Elektron bewegt sich aber aus meiner Sicht immernoch nicht und erfährt deshalb auch keine Kraft.

Aus der Sicht meines Kollegen, fliege ich jetzt aber mit einem Elektron an einem stillstehenden Magneten vorbei. Folglich müsste das Elektron abgelenkt werden.

Edit:
Das ist doch von der Bewegungsüberlegung her gesehen ähnlich wie beim Homopolar-Motor/Generator. Dort spielt es auch keine Rolle, ob man die Magnetscheibe dreht oder nicht, da das Magnetfeld eben keine "Bewegung" kennt.


Zuletzt bearbeitet von Sowasaberauch am Mi Okt 12, 2011 2:09 pm, insgesamt einmal bearbeitet
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Dodes



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BeitragVerfasst am: Mi Okt 12, 2011 2:08 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Mh,

ja ich könnte jetzt was ablassen, aber lassen wir das lieber mal Wink

Die Spule sieht zwei Dinge beim Magnetfeld, das erste haste schon
richtig erkannt das ist der Fluss B, aber der alleine macht es nicht,
denn wenn ich eine Spule in einem homogenen Magnetfeld drehe,
dann ist zu jedem Zeitpunkt der Fluss B in der Spule konstant,
aber der Richtungsvektor -> ändert sich, deshalb wird hier bei
konstantem Fluss bzw Durchflutung der Spule, jetzt trotzdem
etwas induziert. Smile

Bei Deinem Beispiel, änder sich für das Elektron, weder der Fluss
noch der Vektor des Flusses, darum passiert nichts.

Gruß Dodes
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Sowasaberauch



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Beiträge: 833

BeitragVerfasst am: Mi Okt 12, 2011 2:11 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Wieso bist Du jetzt plötzlich zum Induktionsgesetz übergeschwenkt?

Ich rede hier ja einfach nur von der Lorentz-Kraft.

Könntest Du deine Erläuterungen auch noch im Bezug auf die Lorentzkraft ausweiten. Da wär ich sehr verbunden, denn ich sehe da keinen direkten Zusammenhang.

Edit:
Die Lorentzkraft ist ja einfach das Kreuzprodukt von der Geschwindigkeit der Ladung und dem Magnetfeld. Die gross Frage wäre hier nun also: Geschwindigkeit zu was? Denn es kann nicht zum Magnetfeld sein, wie man ja eben z.B. beim Homopolar-Motor/Generator sehen kann.


Zuletzt bearbeitet von Sowasaberauch am Mi Okt 12, 2011 2:15 pm, insgesamt einmal bearbeitet
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Dodes



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BeitragVerfasst am: Mi Okt 12, 2011 2:14 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Ok ganz kurz,

ohne Lorentz-Kraft keine Induktion Smile

Gruß Dodes
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Sowasaberauch



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BeitragVerfasst am: Mi Okt 12, 2011 2:16 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Lol, aber jetzt spannst Du den Karren vor den Ochsen Lol.

Ne, ich wäre Dir wirklich echt dankbar, wenn Du erklären könntest, wo das Problem liegt, wenn man nur die Lorentz-Kraft betrachtet.
Dass es keine Induktions-Spannung gibt, das ist mir völlig klar.
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Dodes



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BeitragVerfasst am: Mi Okt 12, 2011 2:25 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Ja was?

Du hast doch selbst erkannt das alles relativ ist. Die Lorentz-Kraft
tritt doch nur auf, wenn a.) das Elektron einen veränderlichen
Fluss B, oder b.) einen veränderlichen Flussvektor bezogen
auf die Relativbeziehung zwischen Elektron und Feldlinie sieht.

Ändert sich wie in Deinem Beispiel nichts, dann sieht der Vorbeiflieger
aus dem Flugzeugfenster, wie sich eine Feldlinie und daneben das Elektron
in die selbe Richtung bewegen. Das Elektron beglotzt sich nur die Feldlinien
und solange diese sich für das Elektron nicht bewegen,
wird es davor auch in keine Richtung weglaufen wollen Smile

Gruß Dodes
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Sowasaberauch



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Beiträge: 833

BeitragVerfasst am: Mi Okt 12, 2011 2:36 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Das Groschen ist leider immernoch nicht gefallen. Embarassed

Nach meinem Verständnis können sich Feldlinien ja eben gerade nicht bewegen, weil Sie nur ein physisches Abstraktum sind. D.h. deshalb kann es keine definierbare "Bewegung" zwischen dem Elektron und den Feldlinien geben.

Oder anders ausgedrückt: Wenn von mir aus gesehen mit hoher Geschwindigkeit ein unendlich langer Permanentmagnet vorbei zieht, kann ich die Bewegung unmöglich irgendwie per EM-Detektor feststellen, da für mich das Feld immer gleich aussieht. Wenn ich in einem Bereich parallele Feldlinien habe (ein homogenes Feld in diesem Bereich), dann kann ich das "Feld" irgendwie senkrecht zu den Feldinien bewegen, ohne dass es irgendeinen Unterschied in irgendeinem Aspekt machen würde (zumindest solange ich in diesem homogenen Bereich bleibe). So ist das zumindest aktuell in meiner Gehirnschale verankert... Laughing

Mir wurde eben immer eingehämmert, dass eine Feldlinie eben nur ein Hilfskonstrukt ist, und dass sich diese nicht bewegen können. Der Magnetfeldvektor an einem Punkt kann sich ändern, aber wenn dieser gleich bleibt, obwohl man z.B. den Magneten bewegt, dann ändert sich gar rein nichts.

Oder um zurück zu meinen Beispielen zu kommen. Wenn ich Dich richtig verstanden habe (was ich nicht glaube), dann spielt die Relativgeschwindigkeit Magnetfeld Ladung eine Rolle.
Wenn man nun aber mein zweites Besipiel nimmt, wo sich der unendlich lange Magnet für den Beobachter nicht bewegt, aber die Ladung schon. Spätestens dann müsste man ja eine Ablenkung sehen. Denn genau so machen wir es hier in vielen Dingen auf der Erde: Wir nehmen ein stationäres Magnetfeld, jagen eine Ladung durch, und diese wird abgelenkt (z.B. TV, wobei man da das Magnetfeld auch noch mit der Zeit ändert um ein ganzes Bild zu haben, aber das ist eine andere Story)

Andererseits bin da ja eben ich, wie ich mit dem Elektron zusammen "fliege". Von mir aus gesehen, bewegt sich das Elektron aber nicht, sondern nur der Magnet. Und auch hier zeigt die Praxis auf der Erde, dass ein vorbeiziehender Magnet, wenn er gleichmässig gebaut ist, sodass sich das Magnetfeld an dieser Stelle nicht ändert, keinerlei Kraft auf das Elektron ausübt (z.B. Homopolar-Generator).

D.h. ich habe hier zwei unterschiedliche Beobachterperspektiven und verschiedene Resultate. Habe aber für jede Perspektive ein praktische Beispiel.
Hmm, jaja, der Knoten will einfach nicht aufgehen.
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Dodes



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BeitragVerfasst am: Mi Okt 12, 2011 3:06 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Ok,

dann lassen wir den Kopf qualmen bis der Groschen fällt Wink

Es gibt da den Aharonov-Bohm-Effekt , wobei die Elektronen eine Ablenkung
erfahren, obwohl kein Fluss B mehr auf diese einwirken kann. Und
auch ohne den Fluss B, ,,spüren'' die Elektronen die Gegenwart von
Feldlinien.

Was Magnetfeldlinien sind weiß Niemand so genau, wir kennen nur die
Wirkung dieser durch ihre Wechselwirkung enstehen, das ist übrigens ein
generelles Problem beim Magnetismus Wink

Zitat:
...So ist das zumindest aktuell in meiner Gehirnschale verankert...


Äh ja, aber nur wenn Feldlinien einfarbig (monoton) sind, ich glaube aber
das Feldlinien ehr wie der BVB gelb-schwarz gekringelt sind und wenne
jetzt an einer Feldlinien entlang fliegst, dann bemerkst Du immer eine
Änderung Wink

Gruß Dodes
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Sowasaberauch



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Beiträge: 833

BeitragVerfasst am: So Sep 30, 2012 9:04 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Ha, da ich bei der Testatika gerade auf der Suche nach einer Antwort auf meine Frage dort war, bin ich

hierüber gestolpert:

http://www.ate.uni-due.de/data/postgraduate_lecture/Relativität_elektr_und_mag_Felder.pdf

Das erklärt die Frage dieses Threads auf einfache Weise.

Ganz kurz: Weil das fliegende Elektron die Ladungen (von eigentlich neutralen Stoffen) in unterschiedlichen Geschwindigkeiten sieht, gibt es aus der Sicht des fliegenden Elektronen eine unterschiedliche Längenkontraktion der verschiedenen Ladungen, was dann dazu führt, dass die Ladungsdichte unterschiedlich gesehen wird. D.h. das Elektron erfährt aus seiner Sicht dann eine Kraft, welche nicht auf magnetischer Ablenkung beruht, sondern einfach nur, wegen des jetzt gesehenen elektrischen Feldes.

Ich persönlich finde das enorm interessant. D.h. die gesehene absolute Ladung ist abhängig davon, wie ich mich relativ bewege! D.h. etwas das "normalerweise" neutral ist, kann positiv oder negativ werden, je nachdem, wie ich mich relativ dazu bewege.

Edit:
Hmm, sieht ganz so aus, als ob das PHP-Forum Probleme mit deutschen Umlauten in der URL hat...
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Dodes



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BeitragVerfasst am: So Sep 30, 2012 9:57 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Code:
 Escape-Sequenzen für Webserver:

Ä %C4
Ü %DC
Ö %D6
ä %E4
ü %FC
ö %F6
ß %DF


http://www.ate.uni-due.de/data/postgraduate_lecture/Relativit%E4t_elektr_und_mag_Felder.pdf

Gruß Dodes Wink
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Sowasaberauch



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Beiträge: 833

BeitragVerfasst am: Mo Okt 01, 2012 7:19 am    Titel: Antworten mit Zitat

Vielen Dank!
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