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Pfirsichmensch
Anmeldungsdatum: 09.08.2014
Beiträge: 284
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 Pfirsichmensch Verfasst am: 23. Okt 2014 00:39 Titel: Magnetisches Feld im Kondensator |
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Ich hab im anderen Thread etwas über Polarisation geschrieben und da ist mir etwas in den Kopf gekommen worüber ich vorher noch nicht nachgedacht habe:
Ein Kondensator der aufgeladen wird führt zwischen seinen Elektroden einen Verschiebungsstrom, da sich der elektrische Fluss zeitlich ändert. Dieser Verschiebungsstrom verursacht wie auch der Konvektionsstrom in den Zuleitungen ein magnetisches Feld um sich herum. Bisher dachte ich immer, dass dieser Verschiebungsstrom von Maxwell lediglich eingeführt wurde um das Durchflutungsgesetz zu retten, aber: Man kann ja zeigen, dass die Ableitung der Verschiebungsflussdichte einen Vakuumstrom und einen Polarisationsstrom ergibt:
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Nun: Ist die Erscheinung: "Ein zeitlich veränderlicher Fluss ist von einem magnetischen Feld umwirbelt" eine Beobachtung der Experimentalphysik oder kann man das tatsächlich durch den Polarisationsstrom erklären? |
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jh8979
Moderator
Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8585
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| jh8979 Verfasst am: 23. Okt 2014 01:09 Titel: |
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Ich bin mir nicht ganz sicher was genau Deine Frage ist:
Die Maxwell-Gleichungen sind durch die Experimentalphysik bestätigt und können auch aus sehr einfachen theoretischen Ueberlegungen "hergeleitet" werden (da stecken natürlich gewissen Annahmen drin, die zu den MG führen sollen).
http://en.wikipedia.org/wiki/Maxwell%27s_equations#Vacuum_equations.2C_electromagnetic_waves_and_speed_of_light
Aus den Maxwell-Gleichungen im Vakuum lassen sich die Maxwell-Gleichungen in Materie herleiten:
http://en.wikipedia.org/wiki/Maxwell%27s_equations#.22Microscopic.22_versus_.22macroscopic.22
Der Zusammenhang zwischen D,E,P,... ist allerdings etwas allgemeiner als er immer dargestellt wird:
^i := (\vec E)^i + 4\pi (\vec P)^i - 4\pi \sum_j \frac{\partial Q'_{ij}}{x^j} + \dots)
Die Q'-Terme sind Quadrupolterme und die Pünktchen stehen für höhere Multipolterme. Diese Formel ist die Definition von D und wird direkt aus der Herleitung der makroskopische MG aus den mikroskopischen nahegelegt, da sie dann genau dieselbe Form wie die mikroskopischen annehmen, nur mit D statt E in den einhomogenen Gleichungen.
Ich weiss nicht genau, ob das Deine Frage beantwortet und/oder Dir weiterhilft.
EDIT: Hab's in Gauss-Einheiten geändert, das andere sah zu furchtbar aus 
Zuletzt bearbeitet von jh8979 am 23. Okt 2014 01:46, insgesamt einmal bearbeitet |
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Pfirsichmensch
Anmeldungsdatum: 09.08.2014
Beiträge: 284
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| Pfirsichmensch Verfasst am: 23. Okt 2014 01:20 Titel: |
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Danke erstmal für deine Antwort :)
Ich werde mir mal morgen die englischen Artikel durchlesen (muss ins Bett, morgen früh Vorlesung :D )
Ich grenz meine Frage jetzt erstmal ein:
Entspricht der Verschiebungsstrom im Kondensator dem Polarisationsstrom?
und:
Entspricht das magnetische Wirbelfeld um den Verschiebungsstrom dem magnetischen Feld der vom Polarisationswechselfeld hervorgerufen wird? |
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jh8979
Moderator
Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8585
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| jh8979 Verfasst am: 23. Okt 2014 01:49 Titel: |
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| Pfirsichmensch hat Folgendes geschrieben: |
Entspricht der Verschiebungsstrom im Kondensator dem Polarisationsstrom?
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Nein. Der Verschiebungsstrom ist  enthält also alle möglichen Anteile, u.a. von der Polarisation. |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 23. Okt 2014 10:01 Titel: |
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| jh8979 hat Folgendes geschrieben: | ...
Nein. Der Verschiebungsstrom ist enthält also alle möglichen Anteile, u.a. von der Polarisation. |
Es ändert zwar nichts am eigentlichen Sinn dieser Aussage, dennoch möchte ich aus Gründen der wissnschaftlichen Genauigkeit darauf hinweisen, dass es sich bei nicht um den Verschiebungsstrom handelt, sondern um die Verschiebungsstromdichte. |
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jh8979
Moderator
Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8585
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| jh8979 Verfasst am: 23. Okt 2014 13:13 Titel: |
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| GvC hat Folgendes geschrieben: |
Es ändert zwar nichts am eigentlichen Sinn dieser Aussage, dennoch möchte ich aus Gründen der wissnschaftlichen Genauigkeit darauf hinweisen, dass es sich bei nicht um den Verschiebungsstrom handelt, sondern um die Verschiebungsstromdichte. |
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franz
Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583
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| franz Verfasst am: 23. Okt 2014 14:21 Titel: |
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Ganz am Rande
| jh8979 hat Folgendes geschrieben: | | Die Maxwell-Gleichungen sind durch die Experimentalphysik bestätigt und können auch aus sehr einfachen theoretischen Ueberlegungen "hergeleitet" werden (da stecken natürlich gewissen Annahmen drin, die zu den MG führen sollen). |
Bei Landau / Lifschitz gibt es wohl eine Herleitung: Relativistische Bewegungsgleichung eines Teilchens bei einem feldbeschreibenden Potential A, Lorentzeichung, Viererstromdichte, Feld- und T-Tensor mit entspr. Feldgleichungen ... :-)
| Zitat: | | EDIT: Hab's in Gauss-Einheiten geändert |
Mein Gott, wo soll das nur hinführen, morgen dann wohl Lichtgeschwindigkeit = Sonnenmasse = 1? 
Zuletzt bearbeitet von franz am 23. Okt 2014 14:33, insgesamt einmal bearbeitet |
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jh8979
Moderator
Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8585
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| jh8979 Verfasst am: 23. Okt 2014 14:26 Titel: |
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| franz hat Folgendes geschrieben: |
| Zitat: | | EDIT: Hab's in Gauss-Einheiten geändert |
Mein Gott, wo soll das nur hinführen, morgen dann wohl Lichtgeschwindigkeit = Sonnenmasse = 1? |
SI-Einheiten sind schlicht furchtbare Einheiten, wenn man sich mit der Elektrodynamik beschäftigt.
Genausowenig würde man ja eine Geschwindigkeitbeschraenkung auf der Autobahn in Parsec/nanosekunde oder in furlong/fortnight angeben...wobei die Benutzung von SI-Einheiten in der Elektrodynamik noch schlimmer ist als diese Beispiele... Aber letztendlich sind es nur Einheiten und jeder kann machen was er will... |
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franz
Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583
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| franz Verfasst am: 23. Okt 2014 14:53 Titel: |
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D' accord!
Natürlich hat jede Gemeinde ihre Sprache, Spielregeln und Einheiten: Chemiker, Mediziner, Astrophysiker ) , Militärs, Astrologen, Elektrodynamiker oder Banker (1 Peanut = 50.000.000,00 DM) und solange keine Vermischung (in Schülerköpfen beispielsweise) stattfindet - alles paletti.
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schnudl
Moderator
Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6979
Wohnort: Wien
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| schnudl Verfasst am: 23. Okt 2014 19:11 Titel: |
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Also ich bin während meines Studiums mit SI Einheiten sehr gut durch die Elektrodynamik gekommen. Schwierig war dann nur, wenn man in amerikanischen Büchern etwas nachlesen wollte, und man entsprechend übersetzen musste.
_________________
Wenn du eine weise Antwort verlangst, musst du vernünftig fragen (Goethe) |
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Pfirsichmensch
Anmeldungsdatum: 09.08.2014
Beiträge: 284
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| Pfirsichmensch Verfasst am: 24. Okt 2014 03:10 Titel: |
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An meiner Fachhochschule geht man leider gar nicht auf das Gaußsche Einheitensystem ein, ich hab mir das mal im Internet ein wenig angeschaut und frag mich ernsthaft
wieso macht man sowas?
Vereinfachen sich dadurch die Berechnungen?  |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18208
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| TomS Verfasst am: 24. Okt 2014 07:49 Titel: |
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Physiker sind schreibfaul.
Nein, im Ernst: in der theoretischen Physik geht es zumeist um strukturelle Erkenntnisse, Zusammenhänge usw. Wenn du verstehen möchtest, wie aus einer veränderlichen Stromdichte elelektromagnetische Wellen folgen, dann musst du nicht dauernd epsilon, mu usw. schreiben, das hilft bei der Erkenntnis wenig bis gar nicht und kostet nur Tinte und Nerven.
http://de.m.wikipedia.org/wiki/Maxwell-Gleichungen#Maxwell-Gleichungen_in_cgs-Systemen
_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago. |
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franz
Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583
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| franz Verfasst am: 24. Okt 2014 08:15 Titel: |
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OT / Gaußsches System
Ich habe hier übrigens ein schönes Lehrbuch, welches den Klapparatismus konsequent "zweisprachig" durchzieht. Wer dabei durchgehende Vereinfachungen erwartet - Pustekuchen (vielleicht fifty - fifty). |
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jh8979
Moderator
Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8585
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| jh8979 Verfasst am: 24. Okt 2014 11:24 Titel: |
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Schreibfaulheit und Vereinfachung ist natürlich immer ein Teil der Wahl des Einheitssystems.
Hier kommt allerdings hinzu, dass die Elektrodynamik eine internistisch relativistische Theorie ist. So sind z.B. das E- und B-Feld Komponenten desselben Tensors und daher ist es natürlicher Einheiten zu wählen in denen beide dieselben Einheiten haben.
Ausserdem hat die in SI-Einheite auftretende Konstante  keine physikalische Bedeutung, sondern ist schlicht der Tatsache geschuldet, dass Kraft und Strom/Ladung auf eine gewisse (für E-Dynamik unnatürliche) Weise definiert wurden und nun umgerechnet werden müssen.
Eine kleine Gegenüberstellung der Systeme durch einen Studenten (mit Punktvergabe ) findet sich hier:
http://web.mit.edu/pshanth/www/cgs.pdf
PS: Fuer Experimentalphysiker und vor allem auch Ingenieure ist das SI-System in der Regel vermutlich trotzdem vorteilhafter. |
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Pfirsichmensch
Anmeldungsdatum: 09.08.2014
Beiträge: 284
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| Pfirsichmensch Verfasst am: 24. Okt 2014 12:06 Titel: |
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Man kann die Permittivität des Vakuums aufgrund ihrer Bedeutungslosigkeit soweit umdeuten, bis sie in der Werkstoffstechnik in SI Einheiten einen Sinn ergeben kann (damit man sich Sachen erklären kann, die sonst unmöglich wären).
Aber eine Sache hab ich bisher immer noch nicht verstanden.
Die Gleichung sagt ja was fundamentales aus, dass elektromagnetische Wellen aus elektrischen und magnetische Feldern bestehen. Also müssen diese beiden Konstanten doch irgendwie eine bestimmte Funktion haben. Die Erklärung "Leitfähigkeit des Vakuums" was in allen Lehrbüchern steht, erklärt meines Erachtens irgendwie gar nichts.
Ich fass es so auf, das (Epsilon_0) aussagt, das der Vakuum auch einen Fluss leitet aber stimmt das denn wirklich? |
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jh8979
Moderator
Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8585
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| jh8979 Verfasst am: 24. Okt 2014 12:36 Titel: |
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| Pfirsichmensch hat Folgendes geschrieben: | | Man kann die Permittivität des Vakuums aufgrund ihrer Bedeutungslosigkeit soweit umdeuten, bis sie in der Werkstoffstechnik in SI Einheiten einen Sinn ergeben kann (damit man sich Sachen erklären kann, die sonst unmöglich wären). |
Da es nur eine Umrechnung von Einheiten ist, kann man das nicht. |
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