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[Steve]

HI,

ich hatte schon lang mal so eine Idee, was fällt Euch dazu ein:
Man nehme einen Magneten, z. B. Stabmagneten, da stelle ich mir außen rum geschlossene, gekrümmte Flächen vor, auf denen die Anziehungskraft auf einen Probekörper, z. B. eine kleine Eisenkugel, überall gleich groß wäre. (Ich hab das schon mal mit Äquipotentialflächen bezeichnet, aber das wollte man hier ja nicht hören, na ja.)

Wenn ich jetzt schaue, z. B. bei einem Stabmagneten, da sehen diese Flächen ja nicht wie konzentrische Kugeln aus, sondern irgendwas anderes, z. B. ineinandergeschachtelte Keulen.

Wenn ich jetzt mal nur in Gedanken die Flächen sichtbar mache, die ein paar Millinewton auseinanderliegen, so einige, sagen wir 10, alle von Schale zu Schale mit gleichgroßem Kraftunterschied. Sollte z. B. so irgendwie an eine Zwiebel erinnern; alles ineinander, mit variabelen Schalenabständen.

Jetzt das Experiment: Ich bewege einmal den Probekörper z. B. in axialer Richtung von der innersten zur äußersten Schale, und bei einem weiteren Versuch aber in radialer oder sonstwie einer anderen Richtung.
Der dabei zurückgelegte Weg ist dabei NICHT gleich lang.

Jetzt berechnen wir die für die beiden Fälle aufgewendete Arbeit:
Arbeit ist Kraft x Weg; die Kraft steigt bzw. fällt stetig (je nach Richtung), Anfangs- und Endwert sind für beide Versuche gleich (kann man alles aufintegrieren). Der Weg ist unterschiedlich lang.
Damit müßte die aufgewendete Hebearbeit verschieden sein, da ja die Wege verschieden lang sind.

Auf diesen kräftegleichen Flächen kann ich die Kugel quasi ohne Energieeinsatz (reibungsfrei vorausgesetzt) verschieben, sodaß energetisch die Start- und Endpunkte der beiden Versuche gleichzusetzen sind.

Ich habe die jetzt folgende Vorstellung:
Ich habe zweimal zwei Streckenpunkte verbunden (Anfang und Ende energiegleich) unter Aufwendung unterschiedlicher Arbeit. Oder Sinnumkehr: der Energieunterschied müßte sich nutzbar machen lassen.

Jetzt bin ich aber wohl nicht der erste, der eine vergleichbare Idee hat - und frage mich, wo da der Denkfehler drinsteckt.
Helft mir bitte auf die Sprünge.
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Grüße, Stefan

[rue]

Auf die Schnelle würde ich meinen, dass das nicht zutrifft:

[Steve]

Hmmm, könnte sein.
Um sich das besser vorzustellen wäre ein berechnetes Schaubild als Beispiel hilfreich.

Frage an alle:
Wer findet als erster ein schönes bespielhaftes Bild wo man mal konkret draufschauen kann?
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Grüße, Stefan

[Steve]

Gut, wenn ich jetzt einschränkend hinzufüge, daß der Bahnverlauf für das Experiment aus einer Kurve bestehen soll, die jede der Kraftflächen senkrecht durchstößt?

EDIT: (fragt sich, ob die Flächen gleicher Kraft senkrecht stehen zu dem zugehörigen Kraftvektor, wenn der Probekörper sich auf der Fläche befindet...)


Damit hätte ich die horizontale Komponente erst mal eliminiert, die Folge wäre vermutlich, daß beide Bahnen unterschiedlich gekrümmt wären. Und wenn die Schulphysik stimmt, dann müßten beide Kurven gleich lang sein.
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Grüße, Stefan

[uli.paul]

Wenn man jetzt einmal die "Äquipotentiallinien" im mag. Feld als ein Synonym nimmt für "Linien, die Punkte gleicher Feldstärke miteinander verbinden" - also eben die mag. Feldlinien sind, dann lässt sich folgendes sagen:

1.) Jeder Weg entlang einer Feldlinie ändert nichts am Energiezustand von allen beteiligten Körpern

2.) Jede Bewegung senkrecht zu den Feldlinien bewirkt eine Änderung des Energiezustandes. Die Änderungen sind zu 100% reversibel. Energie, die bei einem Übergang gewonnen wird, wird beim entgegengesetzten wieder frei.

Leider! Aber so funktionieren alle E-Motoren dieser Erde.
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Jeder Schwachkopf kann behaupten - aber nur wenige können beweisen.

[Steve]

[uli.paul]

Ich habe geschrieben "... gleicher Feldstärke .." und ich bitte das auch zu beachten. Magn. Feldlinien existieren genausowenig wie Isobaren auf einem Wetterbild. Sie sind nur bildliche Darstellungen. Oder Höhenlinien auf einer Karte - hat schon jemals eine Höhenlinie in der Natur gesehen? (Vielleicht erlaubt sich ein Heimatverein den Spaß, eine Höhenlinie um "ihren" Berg/Hügel zu ziehen, aber die ist auch nur künstlich.)

Dass man magn. Feldlinien so einfach sichtbar machen kann, verleitet viele dazu, zu glauben, dass sie tatsächlich Feldlinien sehen. Sie sehen aber nur eine graphische Darstellung davon.

Ein ganz einfacher Test zeigt das:

Man nehme:

1.) Einen Magneten, der aus Gründen der "Ablesbarkeit" möglichst groß sein sein sollte und die Pole möglichst weit entfernt voneinander haben sollte - sonst sieht man ja nichts.

2.) Zwei Blatt weißes Papier.

3.) Einen Streuer mit groben Eisenfeilspänen.

4.) Einen Streuer mit wesentlich feineren Eisenfeilspänen.

5.) Eine Sprühdose mit Fixierlack oder Sprühkleber oder sonst ein durchsichtiger Lack.

Sodann legen man eines der weißen Blätter über den Magneten und bilde die "Feldlinien" mit den groben Eisenspänen ab und fixiere das Bild mit dem Lack. Danach die gleiche Prozedur mit den feinen Spänen.

Nach dem Trocknen des Lacks kann man die zwei Bilder übereinanderhalten und sie im Durchlicht vergleichen - eigentlich "verunterschiedlichen", denn sie zeigen zwar die gleiche "Struktur", aber eine Deckungsgleichheit ist nicht zu erreichen, außer bei ein paar "Feldlinien".

Das zeigt ganz klar, dass ein Magnet (praktisch) unendlich viele "Feldlinien" hat - so wie ein Berg (praktisch) unendlich viele Höhenlinen hat.
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Jeder Schwachkopf kann behaupten - aber nur wenige können beweisen.

[Steve]

Uli.Paul:

Also,
für mein Empfinden ist der Begriff Feldlinien im Zusammenhang mit Magnetfeldern fix definiert und meint stetige Linien, die in jedem (Feld-)Punkt angeben, welche RICHTUNG das Magnetfeld hat.

Wenn ich Dich recht verstehe, meinst Du auch stetige "Linien" die das "Feld" darstellen, jedoch mit anderem Verlauf, da sie nicht die Richtung sondern die Feldstärke verkörpern. Die haben aber eben einen ganz anderen Verlauf. Ich versuche das im Folgenden zu veranschaulichen:

Nimm einen Stabmagnet, vergegenwärtige Dir den typischen Verlauf, nach dem sich Eisenspäne in einem 2D-Längsschnitt ausrichten würden. Dieser Verlauf wird landläufig salopp als Feld"linien" mißverstanden, insofern gebe ich Dir Recht.
Die "Feldlinien" in der Mitte der Polflächen treten nahezu senkrecht aus. Wenn ich jetzt einen Probekörper nehme und entlang einer solchen "Feldlinie" z. B. von der Polfläche weg bewege, so ist die Kraft am Anfang am größten und nimmt dann schnell mit der Entfernung ab.

Meintest Du also das, was (1.) 98% der Bevölkerung unter Feldlinien verstehen, oder meintest Du (2.) den erweiterten Begriff, also andersgeartete Feldlinien, welche Verläufe gleicher Kraft veranschaulichen?
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Grüße, Stefan