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kelloggs
Anmeldungsdatum: 08.06.2014
Beiträge: 244
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 kelloggs Verfasst am: 13. Jul 2014 21:14 Titel: Magnetkugeln mit elektrischer Ladung |
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Hallo wiedereinmal,
ich habe eine Überlegung bezüglich einer Anordnung aus Magnetkugeln bzw. 1ner Magnetkugel und einer magnetischen Kugel sprich Eisen oder ein ähnliches Material, die elektrisch aufgeladen wurden.
Was wäre, wenn die Kugeln mit gleichnamigen Ladungen beaufschlagt wurden sprich die Ladungen würden sich abstoßen wollen aber die Magnetkraft würde die Kugeln anziehen wollen. Ich denke da an folgendes Szenario: die Magnetkraft (die anziehende Kraft) ist auf Distanz stärker als die elektrische Kraft aber sobald die Kugeln sich annähern und eine gewisse Distanz unterschreiten, würde die elektrische Kraft (die abstoßende Kraft) überhand gewinnen. In einer 2D Umgebung kann man sich vorstellen, dass die Kräfte sich ausgleichen würden aber was würde in einer 3D Umgebung passieren?
Ich habe von einem Theorem gelesen (http://de.wikipedia.org/wiki/Earnshaw-Theorem), dass man mit keinem statischen magnetischen oder elektrischen Feld ein stabiles Gleichgewicht erzielen kann. Kann man so eine Konfiguration überhaupt erreichen oder erzeugt das schon einen Widerspruch in sich?
Es geht also wieder nur um ein reines Gedankenexperiment und ich würde mich auf eure Meinungen freuen.
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kelloggs
Anmeldungsdatum: 08.06.2014
Beiträge: 244
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| kelloggs Verfasst am: 15. Jul 2014 10:28 Titel: |
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Kennt jemand ein Programm mit dem man so ein Szenario simulieren könnte bzw. würde jemand die Zeit finden (vielleicht gegen ein kleines Entgelt) so eine Simulation zu erstellen?
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jh8979
Moderator
Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8586
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| jh8979 Verfasst am: 15. Jul 2014 10:36 Titel: Re: Magnetkugeln mit elektrischer Ladung |
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| kelloggs hat Folgendes geschrieben: | | die Magnetkraft (die anziehende Kraft) ist auf Distanz stärker als die elektrische Kraft aber sobald die Kugeln sich annähern und eine gewisse Distanz unterschreiten, würde die elektrische Kraft (die abstoßende Kraft) überhand gewinnen. |
Bei grossen Entfernungen ist die elektrische Kraft größer, da die elektrische Kraft hier eine Kraft zwischen zwei Monopolen ist, die magnetische Kraft aber zwischen zwei Dipolen (und die fällt schneller ab).
Explizit siehst Du das, wenn die die Kraft zwischen den Magneten (z.B. von hier http://en.wikipedia.org/wiki/Force_between_magnets#Force_between_two_bar_magnets ) mit der Coulombkraft vergleichst.
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kelloggs
Anmeldungsdatum: 08.06.2014
Beiträge: 244
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| kelloggs Verfasst am: 15. Jul 2014 13:24 Titel: |
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danke für den Hinweis auf das englische Wiki. Die Anziehung zwischen 2 Magneten wird dort sehr gut erklärt und ich seh jetzt auch den unterschied zwischen Mono und Dipol Anziehung.
Schließt das jetzt aber automatisch aus, dass man durch keine Anordnung aus magnetischen Dipolen und elektrischen Monopolen meinen erdachten Fall herbeiführen kann?
im Prinzip wäre meine Bedingung getroffen wenn die Magnete die abstoßende und die Elektrische die anziehende Kraft darstellen würden jedoch sind abstoßende Magnete etwas schwierig in "abstoßender Ausrichtung" zu halten aber wenn man die Kraftwirkung der Magnete einschränkt dann gilt das Earnshaw-Theorem nicht mehr.
fällt jemandem eine Möglichkeit ein wie man den erdachten Zustand erreichen kann?
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kelloggs
Anmeldungsdatum: 08.06.2014
Beiträge: 244
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| kelloggs Verfasst am: 16. Jul 2014 17:47 Titel: |
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mir ist folgende Möglichkeit eingefallen - statt 2 magnetischen Kugeln habe ich eine magnetische und eine supraleitende Kugel. Eine Kugel wird mit einer positiven und die andere mit einer negativen Ladung beaufschlagt. Ich verwende die elektrische Kraft als anziehende Kraft und die Magnet - SL Kombination erzeugt mir immer eine abstoßende Kraft jedoch immer als Dipolkraft. Dadurch erhalte ich den Effekt, dass im Nahbereich die magnetische Dipolkraft überwiegt und auf Distanz die elektrische Monopolkraft.
Wo würde es in dieser Anordnung einen Gleichgewichtszustand geben?
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D2
Anmeldungsdatum: 10.01.2012
Beiträge: 1723
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kelloggs
Anmeldungsdatum: 08.06.2014
Beiträge: 244
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| kelloggs Verfasst am: 16. Jul 2014 21:31 Titel: |
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mmmh gut, du hast mich erwischt. Meine Idee zielt nicht wirklich darauf ab einen "stabilen" Zustand zu erhalten. Ich will nicht, dass alle wirkenden Kräfte sich ausgleichen sondern dass immer ein Kraftvektor aktiv ist. Meiner Meinung nach wird nur ein Kraftvektor durch die Konstellation der gewählten Komponenten kompensiert - siehe Bild. Was die anderen Kraftvektoren machen ist mir aber ein Rätsel. Es heißt halt nur laut dem http://de.wikipedia.org/wiki/Earnshaw-Theorem, dass es im konstanten elektrischen oder magnetischen Feld nur Sattelpunkte gibt, die nie ein Energieminimum darstellen.
Gut, die magnetischen Sattelpunkte werden durch den Supraleiter ausgegleichen aber das elektrische Feld hat weiterhin seine "Hügel".
Auf was du mit deinem Beitrag hinaus willst ist mir auch noch nicht klar. Soll sich das auf meine erste Idee beziehen wo ich die elektrische Kraft als abstoßende Kraft verwenden wollte? Wolltest du damit sagen, dass die geladenen, leitfähigen Spheren sich gar nicht abgestoßen sondern angezogen hätten? Im jetzigen Beispiel würde dieses Problem umgangen werden.
Das habe ich zumindest aus dem nature.com Artikel herausgelesen.
Ich weiß solche Wechselwirkungen sind komplex und schwer zu simulieren aber würde es niemanden interessieren was der Ausgang dieser Wechselwirkungen ist?
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kelloggs
Anmeldungsdatum: 08.06.2014
Beiträge: 244
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| kelloggs Verfasst am: 18. Jul 2014 14:47 Titel: |
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ich habe noch eine Überlegung gemacht bezüglich meiner ersten Idee mit der Dipolanziehung (magnetische Kraft) und der Monopolabstoßung (elektrische Kraft). Ich könnte je theoretisch zwei elektrische Monopole zu einem Dipol vereinen sodass die elektrische Kraftwirkung sich der magnetischen Kraftwirkung angleicht - siehe Bild. In meiner Magnetkugel habe ich sozusagen 2 isoliert elektrisch geladene Kugeln, die einen Dipol erzeugen. Irgendwie war ich mit der Supraleiter Lösung nicht zufrieden, da dadurch die Earnshaw Bedingung nicht erfüllt sein könnte.
Ist es möglich auf diese Weise den Fall herbeizuführen, dass die magnetische Kraft (Anziehung) auf Distanz überwiegt und im Nahbereich die elektrische Kraft (Abstoßung)?
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