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D2
Anmeldungsdatum: 10.01.2012
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 D2 Verfasst am: 30. März 2014 15:11 Titel: |
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| as_string hat Folgendes geschrieben: | | Ich hab das auch mal geplottet |
Korrigiere mich bitte wenn du denkst, dass ich falsch liege, aber eine Bewegung
der Ladung in innere der leitenden Kugel wird dann keine Veränderung im äußerem
elektrischem Feld außerhalb der Kugel verursachen.
Beispiel. Du bist in einem faradayschen Käfig und versuchst mit einem Handy
jemanden anzurufen um auf sich aufmerksam zu machen. Wird dein
Hilferuf empfangen wenn es nach deinem Gnuplot ginge?
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Lösungen gibt es immer, man muss nur darauf kommen. |
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as_string
Moderator
Anmeldungsdatum: 09.12.2005
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| as_string Verfasst am: 30. März 2014 15:18 Titel: |
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Ich hab mal kürzere Pfeile und dafür mehr Stützpunkte genommen. Damit wird es etwas besser, aber, naja...
Gruß
Marco
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as_string
Moderator
Anmeldungsdatum: 09.12.2005
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| as_string Verfasst am: 30. März 2014 15:20 Titel: |
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| D2 hat Folgendes geschrieben: | | as_string hat Folgendes geschrieben: | | Ich hab das auch mal geplottet |
Korrigiere mich bitte wenn du denkst, dass ich falsch liege, aber eine Bewegung
der Ladung in innere der leitenden Kugel wird dann keine Veränderung im äußerem
elektrischem Feld außerhalb der Kugel verursachen. |
Was meinst Du mit "Bewegung"? Wir reden hier von Elektrostatik! Ja, das Feld im Äußeren ist unabhängig von der Ladungsverteilung im Inneren (also z. B. von der Position der Punktladung in unserem Bsp.), aber wenn man die Ladung bewegt, dann gibt es auch noch magnetische Felder und so...
| D2 hat Folgendes geschrieben: | Beispiel. Du bist in einem faradayschen Käfig und versuchst mit einem Handy
jemanden anzurufen um auf sich aufmerksam zu machen. Wird dein
Hilferuf empfangen wenn es nach deinem Gnuplot ginge? |
S. o.: Das ist keine Elektrostatik!
Gruß
Marco
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D2
Anmeldungsdatum: 10.01.2012
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| D2 Verfasst am: 30. März 2014 15:36 Titel: |
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Ich versuche es anders.
Kannst du bitte mit deinem Plot zweite Ladung außerhalb der leitenden Kugel anzubringen.
Bekommst du anderes Bild als unten gezeichnet, muss du nach Fehler suchen.
http://physik.li/beispiele/eFeldlinien/index.htm
PS. Um eine Nachricht mit einem Handy zu senden werden Ladungen beschleunigt, sprich bewegt. Das Handy bleibt elektrisch neutral(mindesten nach Ladungserhaltungssatz). Wenn alle statische Bilder einer beschleunigter Ladung identisch aussehen, dann findet keine Veränderung im äußerem elektrischen Feld statt. Deine Bilder werden für beliebige Position der Ladung im inneren der leitenden Kugel identisch sein. Korrigiere mich bitte wenn ich diesmal falsch liege. Also Hilfe rufen -Fehlanzeige, was aber der Realität widerspricht. Wie willst du das Problem lösen?
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as_string
Moderator
Anmeldungsdatum: 09.12.2005
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| as_string Verfasst am: 30. März 2014 15:39 Titel: |
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Was ich auch noch sagen wollte: Die Zeichnungen mit Feldlinien, die in diesem Thread bisher gezeigt wurden, haben auch einen entscheidenden Fehler: Die Feldlinien müssen nicht durchgängig sein, wenn leitende Materie mit im Spiel ist!
Leider habe ich ja (bis jetzt...) noch keine Zeichnung mit Feldlinien hinbekommen. Im Inneren hatten wir ja schon ein Beispiel. Im Äußeren wäre dann die selbe Gesamtzahl von Feldlinien zu zeichnen, allerdings alle direkt radial nach außen zeigend und in gleichem Abstand über die Kugel (oder in der Zeichnung eben Kreis)-Oberfläche zueinander, wie eben bei einer homogen geladenen Kugel auch.
Insbesondere sind die Feldlinien im Inneren an der Stelle auch dichter, wo die Punktladung am nächsten zur Kugel ist, aber außen sind sie überall gleich weit voneinander entfernt. Man wird also nur zufällig Linien finden können, die man durchgängig zeichnen kann!
Die Ladungsverteilungen auf der Leiteroberfläche sind ja auch Quellen und Senken des Elektrostatischen Feldes!
Übrigens habe ich die Pfeilrichtung willkürlich gewählt. Es kann sein, dass in der Aufgabe ursprünglich von einer negativen Ladung die Rede war, so dass man die Vektorpfeile eher umgekehrt zeichnen müsste, vermute ich. Aber das sind Details...
Gruß
Marco
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as_string
Moderator
Anmeldungsdatum: 09.12.2005
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| as_string Verfasst am: 30. März 2014 15:46 Titel: |
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Hier bitte...:
Gruß
Marco
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as_string
Moderator
Anmeldungsdatum: 09.12.2005
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| as_string Verfasst am: 30. März 2014 15:50 Titel: |
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| D2 hat Folgendes geschrieben: | | PS. Um eine Nachricht mit einem Handy zu senden werden Ladungen beschleunigt, sprich bewegt. Das Handy bleibt elektrisch neutral(mindesten nach Ladungserhaltungssatz). Wenn alle statische Bilder einer beschleunigter Ladung identisch aussehen, dann findet keine Veränderung im äußerem elektrischen Feld statt. |
Sorry, aber das ist absoluter Quatsch! In der Elektrodynamik hat man auch noch magnetische Felder und Induktion und so weiter. Es ist ganz grundlegend falsch, Felder bewegter/beschleunigter Ladungen als "Einzelbilder" von Elektrostatischen Feldern von unterschiedlich positionierten Ladungen anzunehmen!
Insbesondere auch bei Elektromagnetischen Wellen zu sehen, weil Du gerade Handy-Strahlung angesprochen hast.
Gruß
Marco
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D2
Anmeldungsdatum: 10.01.2012
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| D2 Verfasst am: 30. März 2014 16:19 Titel: |
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Hallo Marco,
ich bin der Meinung, dass dein Plot dich in die Irre geführt hat.
Lese bitte unsere Diskussion mit GvC durch, da habe ich extra anstatt
eine Kugel ein Metallrohr vorgeschlagen.
Meine Zeichnung ähnelt deinem Plot und ist falsch!
Das E Feld rechts muss anders aussehen, die Feldlinien müssen rechts außen
seltener vorhanden sein. So wird es gewährleistet, dass das Magnetfeld außen,
falls die Ladung je bewegt wird wahrgenommen wird.
http://www.physikerboard.de/htopic,33439,feld++rohr.html
Elektrostatik hin oder her, nur eine Bewegung wird die Denkfehler bei
E Feld Darstellung wie innen so auch außen aufzeigen können.
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as_string
Moderator
Anmeldungsdatum: 09.12.2005
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| as_string Verfasst am: 30. März 2014 16:25 Titel: |
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Hast Du überhaupt gelesen, was ich geschrieben habe?
Dein Ansatz mit der "Bewegung" ist prinzipiell und grundlegend falsch! Vergiss das besser gleich wieder!
Und ja, es ist auch bei einer Rohrkonstruktion so, dass das Außenfeld die konkrete Ladungsverteilung Innen nicht widerspiegelt, sondern nur die Summe der Ladung!
Das Leiter-Innere ist feldfrei, deshalb ordnen sich die (entgegen gesetzte) Ladungen an der Außenfläche völlig unbeeinflusst von der Form des inneren Feldes an.
Im Übrigen stimmt Dein Bild natürlich quantitativ nicht, aber das ist ein anderes Thema... Auf jeden Fall müssen die Feldlinien an den Spitzen deutlich enger beieinander sein, als auf den länglichen Abschnitten. Und die werden dann auch nicht ganz gerade nach außen gehen und so. Aber das spielt jetzt wahrscheinlich für die Diskussion hier keine große Rolle.
Gruß
Marco
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D2
Anmeldungsdatum: 10.01.2012
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| D2 Verfasst am: 30. März 2014 17:37 Titel: |
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Ich schlage vor, wir suchen nach entsprechenden Experimenten im Netz-
Z.B. hier
http://www.youtube.com/watch?v=mPSGJejlRns
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Lösungen gibt es immer, man muss nur darauf kommen. |
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as_string
Moderator
Anmeldungsdatum: 09.12.2005
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| as_string Verfasst am: 30. März 2014 19:46 Titel: |
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Hier habe ich etwas ähnliches gefunden:
http://hp.physnet.uni-hamburg.de/pfannkuche/E-Dynamik_04/vorlesungen/vorlesung8.pdf
Dort ist die bei 6.2 eine Kugel mit einer Ladung leider außerhalb der Kugel und es sind die zwei Fälle für geerdet und nicht geerdet aufgezeigt. Beim geerdeten Fall braucht man eine Spiegelladung etwas weg vom Kugelmittelpunkt. Im isolierten Fall braucht man genau die selbe Ladung, so dass das Potential auf der Kugelfläche schon 0 ist. Wenn jetzt weiterhin das Potential 0 bleiben soll, dann kann die zusätzliche zweite Spiegelladung nur noch in der Mitte der Kugel liegen, damit die Kugel immer noch eine Äquipotentialfläche bleibt. (Das ist die Argumentation von dem Prof., der das geschrieben hat, aber eventuell noch besser, als meine!)
Das alles ist genau so auf unseren Fall übertragbar.
Gruß
Marco
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D2
Anmeldungsdatum: 10.01.2012
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as_string
Moderator
Anmeldungsdatum: 09.12.2005
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| as_string Verfasst am: 30. März 2014 20:42 Titel: |
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Hallo,
nein, werden sie nicht. Und was meinst Du bitte mit "Gegenargument"? Du hast ja noch gar kein "Fürargument" gebracht sondern nur eine Behauptung aufgestellt ohne jegliche Begründung, geschweige denn "Argument"... Soll ich jetzt die Arbeit machen?
Um das Feld im Außenbereich zu bestimmen müssen wir drei Dinge beachten:
- Im Außenbereich muss die Poisson-Gleichung erfüllt sein.
- Die Leiteroberfläche muss auch nach außen hin eine Äquipotentialfläche sein
- Der Gaußsche Satz muss erfüllt sein, z. B. auch wenn ich eine konzentrische Kugelfläche um die Leiter-Hohlkugel herum betrachte.
So lange sich die Ladungen im Inneren aufheben, wirst Du alle drei Punkte nur erfüllt bekommen, wenn außen das Feld verschwindet.
Falls Ladung im Inneren in der Summe überwiegt, wie auch immer die Ladung verteilt ist, ist das Feld im Außenbereich so, wie wenn die gesamte überschüssige Ladung in der Kugelmitte vereint wäre.
Schauen wir uns die drei Punkte an mit dieser Annahme:
- Poisson-Gleichung im Außenbereich ist erfüllt, so lange ich im Außenbereich die wahre Ladungsverteilung nicht verändere. Das tue ich nicht (deshalb dürfen Spiegelladungen auch nur auf der nicht-betrachteten Seite des Leiters angebracht werden), also ist alles in bester Ordnung!
- Mit einer Punktladung in der Mitte ist auf der Kugelfläche definitiv überall das gleiche Potential! (woanders darf die Ladung auch nicht sitzen, so lange ich nur von einer ausgehe, mal davon abgesehen)
- Der Gaußsche Satz ist zumindest für den Fall erfüllt, dass ich diese eine Ladung in der Mitte habe und sie der Gesamtladung im Inneren entspricht.
Abgesehen davon: Wenn Du die Kugel erden würdest, würdest Du mir dann zustimmen, dass die Seite der Kugel, auf der keine Ladungen sind, immer feldfrei ist?
Gruß
Marco
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D2
Anmeldungsdatum: 10.01.2012
Beiträge: 1723
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as_string
Moderator
Anmeldungsdatum: 09.12.2005
Beiträge: 5785
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| as_string Verfasst am: 30. März 2014 21:48 Titel: |
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| D2 hat Folgendes geschrieben: | | Ich habe nicht umsonst die Influenz erwähnt. |
Wir reden doch hier die ganze Zeit über Influenz! Die ist ja immer gerade dergestalt, dass die Metalloberflächen Äquipotentialflächen darstellen.
| D2 hat Folgendes geschrieben: | Wenn geladene Körper sich gegenseitig von außen beeinflussen können,
so argumentiere ich könne diese auch von innen tun, s. meine Zeichnung. |
Verstehe nicht, was Du mir damit sagen willst...
Wenn Du in der Poisson-Gleichung für die Ladungsverteilung überall 0 einsetzt, kommst Du gerade auf die Laplace-Gleichung. Da im Beispiel keine Ladung außerhalb der Kugel ist, ist also Poisson-Gleichung und Laplace-Gleichung hier auch genau das selbe.
Ich wollte hier allgemein bleiben, denn alles gesagte stimmt auch für den Fall, dass im Außenbereich doch eine Ladungsverteilung ist und dann müsste man die Poisson-Gleichung verwenden.
Du stimmst mir also jetzt im ersten Punkt zu oder nicht???
| D2 hat Folgendes geschrieben: | | Zu 2. so lange die Ladung(die nicht gleich Null ist) exakt in der Mitte von einer leitenden Kugel sitz, können wir ruhig von einer Äquipotentialfläche sprechen die mit der Oberfläche der Kugel überein stimmt. |
Das ist ja was ich sage und das ist auch zwingend nötig, weil die Kugelfläche zwingend eine Äquipotentialfläche sein muss.
Ich habe keine Ahnung, was Du mir damit jetzt sagen willst. In unserem Fall ist doch eine Kugel als Leiter gegeben, also ist unsere Äquipotential-Fläche definiert als kugelförmig. Was willst Du denn jetzt plötzlich mit einer Tropfenform?
Doch! Natürlich brauchen wir den noch. Du hast einfach meine Argumentation nicht verstanden.
Ich sage: Um Punkt 1. und 2. zu erfüllen kann ich im Außenbereich das Feld einer Punktladung annehmen, die in der Kugelmitte hängt. Dabei weiß ich aber noch nichts über die Größe dieser Punktladung. Genau dafür muss ich dann den Gaußschen Satz bemühen und komme drauf, dass diese Punktladung wohl gerade dem Integral über die Ladungsverteilung im Inneren entsprechen muss.
Wieso sollte ich jetzt dort Fehler finden wollen? Auf was willst Du denn hinaus???
Gruß
Marco
PS: Gibt das schon wieder so eine sinnlose Endlosdiskussion? Darauf habe ich eigentlich wenig Bock, muss ich sagen.
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D2
Anmeldungsdatum: 10.01.2012
Beiträge: 1723
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| D2 Verfasst am: 30. März 2014 22:50 Titel: |
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| as_string hat Folgendes geschrieben: |
Wieso sollte ich jetzt dort Fehler finden wollen? Auf was willst Du denn hinaus???
PS: Gibt das schon wieder so eine sinnlose Endlosdiskussion? Darauf habe ich eigentlich wenig Bock, muss ich sagen. |
Wir reden einengender vorbei.
Wenn du da keine Fehler gefunden hast,
dann ist deine Argumentation nicht schlüssig.
Ich denke ohne Experiment kommen wir nicht weiter.
Du versuchst aus einer Asymmetrie (Ladung ist nicht in der Mitte der Hohlkugel) etwas symmetrisches herzaubern.
So einfach ist das aber nicht. Das ist nur reines Wunschdenken.
Lassen wir das sein. Ich überlege mir wie ich die Frage anders
stellen kann, wahrscheinlich nicht in diesem Thread.
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Lösungen gibt es immer, man muss nur darauf kommen. |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18049
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| TomS Verfasst am: 30. März 2014 23:12 Titel: |
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Es handelt sich um ein bekanntes Problem der Elektrostatik.
Gegeben sei ein beliebig geformter metallischer Hohlkörper. Im Inneren des Körpers befinde sich eine Ladung Q. Der Körper selbst sei elektrisch neutral.
Dann gilt:
A) Der metallische Körper definiert eine Äquipotentialfläche.
B) das elektrische Feld im Außenraum ist identisch zu dem Feld, das ein Körper der selben Form erzeugt, wenn sich die Ladung auf seiner Oberfläche befindet.
B') Das elektrische Feld im Außenraum ist unabhängig von der Position bzw. Verteilung der Ladung im Innenraum.
B'') Insbs. ist es nicht möglich, durch Messung des elektrischen Feldes im Außenraum die Position oder Verteilung im Innenraum zu ermitteln.
| D2 hat Folgendes geschrieben: | | Ich denke ohne Experiment kommen wir nicht weiter. |
Doch, mit Mathematik.
| D2 hat Folgendes geschrieben: | | Du versuchst aus einer Asymmetrie etwas symmetrisches herzaubern. Das ist nur reines Wunschdenken. |
Es handelt sich nicht um Zauberei oder Wunschdenken sondern um ein exaktes mathematisches Theorem.
Speziell im hier vorliegenden Fall einer Kugel liegt im Außenraum ein exakt radialsymmetrisches Feld vor, unabhängig davon, wo im Innenraum sich die Ladung befindet.
_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago.
Zuletzt bearbeitet von TomS am 31. März 2014 06:35, insgesamt 3-mal bearbeitet |
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as_string
Moderator
Anmeldungsdatum: 09.12.2005
Beiträge: 5785
Wohnort: Heidelberg
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| as_string Verfasst am: 30. März 2014 23:23 Titel: |
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| D2 hat Folgendes geschrieben: | | Wir reden einengender vorbei. |
Mag sein, aber während ich wirklich versuche, mich so präzise wie nur irgendwie möglich auszudrücken, verlierst Du Dich in zusammenhangslosen (und falschen...) Behauptungen und merkwürdigen Andeutungen wie dieser hier:
| D2 hat Folgendes geschrieben: | Wenn du da keine Fehler gefunden hast,
dann ist deine Argumentation nicht schlüssig. |
Du hast eine Seite verlinkt, in der sage und schreibe 21 Bilder mit Feldlinien drauf sind. Du solltest dann doch wenigstens sagen, bei welchem ich Fehler erkennen sollte und dann vielleicht noch warum! Oder soll ich jetzt anfangen und alle Ladungsverteilung selbst durchrechnen? Auf den ersten Blick sehen die für mich zumindest stimmig aus...
| D2 hat Folgendes geschrieben: | | Ich denke ohne Experiment kommen wir nicht weiter. |
Ich halte Dich nicht davon ab... Du würdest überrascht sein ob des Ergebnisses!
| D2 hat Folgendes geschrieben: | Du versuchst aus einer Asymmetrie (Ladung ist nicht in der Mitte der Hohlkugel) etwas symmetrisches herzaubern.
So einfach ist das aber nicht. Das ist nur reines Wunschdenken. |
Ich versuche nichts, es hat mit zaubern und Wunschdenken nichts zu tun und es ist einfach eine physikalische Tatsache!
Ich habe es wenigstens physikalisch begründet. Du bist derjenige, der mit Wunschdenken und Photoshop versucht irgendetwas herbei zu zaubern!
@TomS: Danke für die Unterstützung...
Gruß
Marco
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D2
Anmeldungsdatum: 10.01.2012
Beiträge: 1723
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| D2 Verfasst am: 31. März 2014 21:14 Titel: |
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| TomS hat Folgendes geschrieben: | Es handelt sich um ein bekanntes Problem der Elektrostatik.
Gegeben sei ein beliebig geformter metallischer Hohlkörper. Im Inneren des Körpers befinde sich eine Ladung Q. Der Körper selbst sei elektrisch neutral.
Dann gilt:
A) Der metallische Körper definiert eine Äquipotentialfläche.
B) das elektrische Feld im Außenraum ist identisch zu dem Feld, das ein Körper der selben Form erzeugt, wenn sich die Ladung auf seiner Oberfläche befindet.
B') Das elektrische Feld im Außenraum ist unabhängig von der Position bzw. Verteilung der Ladung im Innenraum.
B'') Insbs. ist es nicht möglich, durch Messung des elektrischen Feldes im Außenraum die Position oder Verteilung im Innenraum zu ermitteln.
| D2 hat Folgendes geschrieben: | | Ich denke ohne Experiment kommen wir nicht weiter. |
Doch, mit Mathematik.
Speziell im hier vorliegenden Fall einer Kugel liegt im Außenraum ein exakt radialsymmetrisches Feld vor, unabhängig davon, wo im Innenraum sich die Ladung befindet. |
Wenn das Problem in Kugelform zu suchen ist(was zwar aus deiner Antwort nicht vorkommt, aber ich möchte auf Nummer sicher gehen) stelle ich meine Frage anders:
Ist es deiner Meinung nach unmöglich rausfinden wo in einem Metallrohr(selbst ungeladen) eine Ladung(die das Rohr von innen nicht berührt) versteckt ist?
Also wenn ich richtig verstanden habe, ist das Feld eines Rohrs außen so die Position einer Ladung verbergen wird, dass wir keine Möglichkeit haben werden(z. B. mit einer Probeladung) rauszufinden ob die Ladung Re. oder Li versteckt ist?
Und wenn es doch eine Möglichkeit gibt?
Welche mathematische Formel verbietet uns die Lokalisation der Ladung?
PS. Sollte in der Zeichnung grobe Fehler vorhanden sein, möchte ich gerne
diese erfahren.
| Beschreibung: |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18049
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| TomS Verfasst am: 01. Apr 2014 00:47 Titel: |
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| D2 hat Folgendes geschrieben: | | Ist es deiner Meinung nach unmöglich rausfinden wo in einem Metallrohr(selbst ungeladen) eine Ladung(die das Rohr von innen nicht berührt) versteckt ist? |
Von außen - ja
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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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D2
Anmeldungsdatum: 10.01.2012
Beiträge: 1723
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| D2 Verfasst am: 01. Apr 2014 17:52 Titel: |
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Danke für schnelle Antwort TomS.
Ich versuche Schritt für Schritt zu zeigen wie ich mir selbst eine "Abschirmung" einer Ladung vorstelle.
Die Abschirmung habe ich in " " gesetzt, da die innere Ladung auf die Außenfläche der Abschirmung eine äußere Ladung induzieren wird (Influenz lässt grüßen).
http://de.wikipedia.org/wiki/Influenz
Bevor dies geschieht s. Bilder von oben nach unten von A bis D
A. eine Ladungstrennung längst eines Rohr finden statt.
D. Das Rohr ist positiv geladen.
Kann ich die Zeichnung so stehen lassen?
Wenn nicht, wie sollen die Bilder aussehen und wann soll
der Sprung finden und die innere Ladung sich auf der Rohroberfläche
gleichmäßig verteilt?
Sollte die Außenladung des Rohres nicht von der Position der positiven Ladung abhängig sein, kann man kein Magnetfeld registrieren
da das geladene Rohr ruht. Die ruhende Ladungen haben kein Magnetfeld.
Sollte aber die innere Ladung in Bewegung gesetzt werden entsteht dann ein Magnetfeld außerhalb des ruhenden Rohres oder nicht?
Vielleicht wird jemand sich trauen dieses Problem zu lösen.
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as_string
Moderator
Anmeldungsdatum: 09.12.2005
Beiträge: 5785
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| as_string Verfasst am: 01. Apr 2014 19:27 Titel: |
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Ich kann Dir eine Seite empfehlen: http://falstad.com/emstatic/index.html
Dort habe ich auch mal etwas gespielt (s. Anhang)
Man beachte den geringen Unterschied im Außenfeld zwischen den beiden Bildern, bei denen die Ladung schon innen ist, obwohl der Leiter noch nicht einmal geschlossen ist!
Wenn er geschlossen ist, gibt es gar keinen Unterschied im Außenfeld, kannst Du ja auch gerne testen!
Gruß
Marco
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as_string
Moderator
Anmeldungsdatum: 09.12.2005
Beiträge: 5785
Wohnort: Heidelberg
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| as_string Verfasst am: 01. Apr 2014 19:38 Titel: |
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Was mir dabei noch auffällt: Vielleicht hätte ich die Hülle 2 Kästchen breit zeichnen sollen. Dann hätte man nämlich gesehen, dass sich die Ladungsverteilung auf dem Leiter nur im Inneren verändert, nicht an der Außenschale!
Die Ladung an der Außenschale verteilt sich immer so, wie wenn das gesamte Leitervolumen geladen wäre, also gewissermaßen gleichmäßig (nicht homogen, wenn es keine Kugel ist, an einer Spitze sitzt die Ladung dichter etc.)
Und das alles ist ganz einfach zu verstehen: Nach der innen liegenden Leiterschicht, ist das restliche Leitervolumen feldfrei. Deshalb "weiß" die überschüssige Ladung auf der Außenseite nichts von der Ladungsverteilung an der Innenseite und von der Punktladung.
Oder anders: Die Punktladung und die Ladung auf der Leiterinnenseite heben sich komplett gegenseitig auf.
Müssen wir da jetzt wirklich noch ewig rum machen? Das ist doch ein schon seit Jahrhunderten gelöstes Thema... Nur weil Du das nicht glauben willst, ändert das doch nicht die Realität!
Gruß
Marco
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as_string
Moderator
Anmeldungsdatum: 09.12.2005
Beiträge: 5785
Wohnort: Heidelberg
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| as_string Verfasst am: 01. Apr 2014 20:08 Titel: |
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Hier noch mit dickeren Wänden.
Beachte: Die Ladungsverteilung (das ist der Farbcode) ändert sich fast ausschließlich an der Innenseite, nicht an der Außenseite, sobald die Ladung im Inneren ist, egal wo genau sich die Ladung befindet!
Das überhaupt eine Änderung im Außenfeld sichtbar ist, liegt einfach daran, dass links das Loch ist.
Gruß
Marco
| Beschreibung: |
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jh8979
Moderator
Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8578
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| jh8979 Verfasst am: 01. Apr 2014 20:45 Titel: |
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Schöne Bilder Marco. Gefällt mir 
Ich habe in TomS' Thread die Vorgehensweise zum Lösen des Problems mal Schritt für Schritt aufgeschrieben. Also nur was Du hier gesagt hast etwas in Stichworten "mathematisiert"/mathematisch begründet.
http://www.physikerboard.de/ptopic,218048.html#218048
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D2
Anmeldungsdatum: 10.01.2012
Beiträge: 1723
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| D2 Verfasst am: 01. Apr 2014 21:44 Titel: |
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Zuerst vielen Dank, für die Bilder und neue Ideen.
Ich erlaube mir diese Bemerkung in diesem Thread zu zitieren.
| jh8979 hat Folgendes geschrieben: | die physikalische Idee ist: die Ladung die auf der Innenseite induziert wird, hat ein entgegengesetztes Gegenstück auf der Außenseite, welches aber aufgrund der Abschirmwirkung des Metalls nichts von Innen weiß, und sich darum verteilt, als handele es sich um eine leitende Fläche mit Oberflächenladung.
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Zwar sprechen wir von Elektrostatik, man kann meiner Meinung nach aber die Elektrodynamik zur Hilfe ziehen.
Leider ist keiner auf mein Vorschlag reagiert, dass bewegte Ladungen Magnetfelder erzeugen die sich nach außen nicht abschirmen lassen.
Sollte in Innerem des unbeweglichen Rohres sich die Ladung bewegen, wird das Magnetfeld außen sich verändern müssen, das wird bewirken, dass die Dichte der E Feldlinien außen entlang des Rohres sich verändert. Die Idee: ausgerechnet dort wo sich gerade Ladung befindet ist die Dichte außen am größten.
Gesamtfluss durch das ganze elektrisch neutrale Rohr bestimmt natürlich die Ladung selbst,
da werden an der Stellen die weiter von der Ladung entfernt sind die Linien zwar zu 90° zu der leitenden Oberfläche stehen aber nicht so dicht zu einander..
Ich kann nur hoffen dass ich mich klar genug ausgedrückt habe.
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Lösungen gibt es immer, man muss nur darauf kommen. |
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jh8979
Moderator
Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8578
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| jh8979 Verfasst am: 01. Apr 2014 21:48 Titel: |
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| D2 hat Folgendes geschrieben: |
Zwar sprechen wir von Elektrostatik, man kann meiner Meinung nach aber die Elektrodynamik zur Hilfe ziehen.
Leider ist keiner auf mein Vorschlag reagiert, dass bewegte Ladungen Magnetfelder erzeugen die sich nach außen nicht abschirmen lassen.
Sollte in Innerem des unbeweglichen Rohres sich die Ladung bewegen, wird das Magnetfeld außen sich verändern müssen, ... |
Nein, weil die Felder exponentiell abfallen im Leiter (=sehr, sehr, sehr schnell).
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D2
Anmeldungsdatum: 10.01.2012
Beiträge: 1723
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| D2 Verfasst am: 01. Apr 2014 22:22 Titel: |
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| jh8979 hat Folgendes geschrieben: | | D2 hat Folgendes geschrieben: |
Zwar sprechen wir von Elektrostatik, man kann meiner Meinung nach aber die Elektrodynamik zur Hilfe ziehen.
Leider ist keiner auf mein Vorschlag reagiert, dass bewegte Ladungen Magnetfelder erzeugen die sich nach außen nicht abschirmen lassen.
Sollte in Innerem des unbeweglichen Rohres sich die Ladung bewegen, wird das Magnetfeld außen sich verändern müssen, ... |
Nein, weil die Felder exponentiell abfallen im Leiter (=sehr, sehr, sehr schnell). |
Ich habe dein Nein vielleicht falsch verstanden, aber eine bewegte Ladung im Innerem eines Rohres ist nicht anders als ein Draht (z.B. Koaxialkabel ) unter Gleichstrom wo die Ladungen Elektronen sind, und ob man will oder nicht haben wir da ein Magnetfeld - aber vielleicht galt dein Nein etwas anderem?
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Lösungen gibt es immer, man muss nur darauf kommen. |
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as_string
Moderator
Anmeldungsdatum: 09.12.2005
Beiträge: 5785
Wohnort: Heidelberg
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| as_string Verfasst am: 02. Apr 2014 00:05 Titel: |
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Was mich erst einmal interessieren würde: Sind wir uns jetzt einige, dass es im Elektrostatischen Fall für das Feld außen tatsächlich keine Rolle spielt, wie die Ladungsverteilung im Inneren ist, bis auf den aufintegrierten Wert?
Das wäre mir irgendwie etwas wichtig, damit das endlich mal abgehakt ist...
Gruß
Marco
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D2
Anmeldungsdatum: 10.01.2012
Beiträge: 1723
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| D2 Verfasst am: 02. Apr 2014 17:30 Titel: |
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| as_string hat Folgendes geschrieben: | Was mich erst einmal interessieren würde: Sind wir uns jetzt einig, dass es im Elektrostatischen Fall für das Feld außen tatsächlich keine Rolle spielt, wie die Ladungsverteilung im Inneren ist, bis auf den aufintegrierten Wert?
Das wäre mir irgendwie etwas wichtig, damit das endlich mal abgehakt ist... |
Wenn du mich fragst, dann bestimmt die Position der Ladung im Inneren einer leitenden Fläche die Dichteverteilung
des elektrisches Flusses. Die Krümmung der Oberfläche zwingt lediglich die elektrische Feldlinien zu 90° Winkel zu dieser Fläche. Mehr noch wenn die Innere Ladung gehindert wird sich gleichmäßig auf der Oberfläche zu verteilen, entstehen meiner Meinung nach paradoxe Bilder so wie unten.
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as_string
Moderator
Anmeldungsdatum: 09.12.2005
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| as_string Verfasst am: 02. Apr 2014 19:19 Titel: |
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Ja, aber es ist halt nunmal nicht so. In Deinem Bild z. B. ist fundamental falsch, dass immer die Feldlinien an der Spitze des Leiters enger zusammen sein werden (höhere Feldstärke), als bei der Rundung.
Die Ladung innen wird durch die Ladungsverteilung an der Innenseite des Leiter abgeschirmt und spielt deshalb nach außen keine Rolle mehr (außer das Integral über die Ladung). Warum kannst Du das nicht einfach mal akzeptieren und gut ist? Glaubst Du das die physikalischen Gesetze der Elektrostatik falsch sind? Das ist wohl schon sehr häufig nachgemessen worden und es gibt genügend Anwendungen, die eine exakte Berechnung des Elektrischen Feldes voraussetzen. Wäre wohl kaum vorstellbar, dass diese grundlegend falsch sein können.
Oder glaubst Du, dass wir hier diese alle falsch angewendet haben? Dann frage ich mich, warum auf der Seite falstad,com von Paul Falstad diese Simulation genau das selbe Ergebnis ergibt. Ich kannte übrigens die Seite und auch Herrn Falstad vorher nicht, wir haben uns da also auch nicht verabredet oder so was...
Ob Du Dir das vorstellen kannst, das für unlogisch oder ähnliches hältst oder sonst es irgendwie nicht einsehen "magst", spielt letztlich eine sehr geringe Rolle.
Gruß
Marco
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D2
Anmeldungsdatum: 10.01.2012
Beiträge: 1723
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| D2 Verfasst am: 02. Apr 2014 20:31 Titel: |
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Es sind noch mehr Teilnehmer auf diesem Forum die an solchen Bilder wie dieses
http://www.physbook.ru/images/d/d2/Img_Slob-10-10-237.jpg
zweifeln.
Ich habe schon Erhaltungsgesetze und das Prinzip der Superposition erwähnt.
Was fehlt ist nur ein Experiment welches Annahmen durch Fakten ersetzt.
Alle Simulationen sind nicht viel Wert, wenn diese nicht auf realen Experimenten berühren.
Ich kann auch Beispiel nehmen. Es werden keine Patente angenommen, die Energieerhaltungssatz verletzen aber leider werden immer noch Patente angenommen die Impulserhaltungssatz verletzen - Gott sei dank funktionieren solche Mechanismen nicht. s. z.B unten
Wenn wir jetzt auf diesem Forum nicht klären, dass bestimmte fundamentale Gesetze nicht verletzt werden dürfen, werden Tüftler versuchen, aufgrund falscher Theorien, Stimulationen, Annahmen ec. Sachen zu patentieren die niemals funktionieren werden, und das ist Ressourcen Verschwendung.
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as_string
Moderator
Anmeldungsdatum: 09.12.2005
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| as_string Verfasst am: 02. Apr 2014 22:37 Titel: |
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Ah, da ist ja das gesuchte Bild! Sehr schön... Noch mehr Teilnehmer wüsste ich jetzt aber nicht. GvC war sich nicht so ganz sicher, wollte sich aber zu dem Thema ja so wie so nicht mehr äußern...
Aber wenn Du den Link schon postest, schau Dir das Bild doch bitte auch mal genau an! Du hast die positive Punktladung irgendwo innerhalb der Kugel. Die Feldlinien sind wie gehabt. Am Innenrand der Kugel sammeln sich jetzt negative Ladungen mit der gleichen Häufung wie die Dichte der Feldlinien (er hat in der Zeichnung wohl für jede zweite Feldlinie ein Minus "-" gezeichnet.
Die Ladungen sind also quasi die Endpunkte der Feldlinien, danach gibt es keine Feldlinien mehr. Ein Leiter ist im Inneren feldfrei und das erreicht er, indem die freien Ladungen entsprechend wandern. Bis hierhin ist die Superposition eben gerade so, dass es gar kein Feld mehr gibt außerhalb des Innenvolumens, also innerhalb des Leitervolumens.
Die jetzt übrig gebliebenen positiven Ladungen ordnen sich aber nun gleichmäßig am Außenrand an. Sie haben ja auch gar kein Feld mehr das sie irgendwie ausrichten kann.
| D2 hat Folgendes geschrieben: | | Ich habe schon Erhaltungsgesetze und das Prinzip der Superposition erwähnt. |
Ja, aber ohne Sinn und Verstand...
| D2 hat Folgendes geschrieben: | Was fehlt ist nur ein Experiment welches Annahmen durch Fakten ersetzt.
Alle Simulationen sind nicht viel Wert, wenn diese nicht auf realen Experimenten berühren. |
Du glaubst nicht wirklich, dass solche grundlegenden Gesetze der Elektrostatik nicht schon millionenfach durchgemessen worden sind??? Das ist doch echter Blödsinn!
| D2 hat Folgendes geschrieben: | | Ich kann auch Beispiel nehmen. Es werden keine Patente angenommen, die Energieerhaltungssatz verletzen aber leider werden immer noch Patente angenommen die Impulserhaltungssatz verletzen - Gott sei dank funktionieren solche Mechanismen nicht. s. z.B unten |
Hör doch auf mit solchen unsinnigen Vergleichen! Du bist es doch hier, der gut verstandene, allgemein bekannte, physikalische Gesetzmäßigkeiten anzweifelt und nicht ich!
| D2 hat Folgendes geschrieben: | | und das ist Ressourcen Verschwendung. |
Na, die Diskussion mit Dir genau so.
Gruß
Marco
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D2
Anmeldungsdatum: 10.01.2012
Beiträge: 1723
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| D2 Verfasst am: 06. Apr 2014 20:25 Titel: |
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1. Wenn eine Ladung in eine leitende Sphäre beschleunigt wird, wird diese Ladung EM Wellen abstrahlen? Kann man diese Strahlung außerhalb der Sphäre empfangen? Die Ladung berührt die Sphäre nie.
Wenn Ja, hoffe ich auf eine Erklärung, warum und wie.
2. Die Ladung ruht, diesmal die neutrale leitende Sphäre selbst wird stark beschleunigt, kann man erwarten dass diesmal auch eine EM Welle abgestrahlt wird?
Wenn doch Nein, hoffe ich auch auf eine Erklärung, warum und wieso nicht.
Vielleicht wenn diese Fragen beantwortet werden, wird es mehr Klarheit geben wie die Dichte elektrischen Linien außerhalb der Sphäre verteilt ist.
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Lösungen gibt es immer, man muss nur darauf kommen.
Zuletzt bearbeitet von D2 am 06. Apr 2014 21:41, insgesamt einmal bearbeitet |
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jh8979
Moderator
Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8578
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| jh8979 Verfasst am: 06. Apr 2014 20:38 Titel: |
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| D2 hat Folgendes geschrieben: | 1. Wenn eine Ladung in eine leitende Sphäre beschleunigt wird, wird diese Ladung strahlen EM Wellen ab? Kann man diese Strahlung außerhalb der Sphäre empfangen? Die Ladung berührt die Sphäre nie.
Wenn Ja, hoffe ich auf eine Erklärung, warum und wie. |
Nein. Zum zig-sten Mal: Die Felder fallen in einem realen Leiter exponentiell ab. In einem idealen Leiter sind sie exakt Null.
| Zitat: |
2. Die Ladung ruht, diesmal die neutrale leitende Sphäre selbst wird stark beschleunigt, kann man erwarten dass diesmal auch eine EM Welle abgestrahlt wird?
Wenn doch Nein, hoffe ich auch auf eine Erklärung, warum und wieso nicht.
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Wieso "diesmal auch"? Bei 1. ist das nicht der Fall. Bei 2. wird allerdings eine EM-Welle abgestrahlt, weil hier die Induzierte Ladung auf der Äußeren Sphäre beschleunigt wird.
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D2
Anmeldungsdatum: 10.01.2012
Beiträge: 1723
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| D2 Verfasst am: 06. Apr 2014 21:40 Titel: |
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| jh8979 hat Folgendes geschrieben: | | D2 hat Folgendes geschrieben: | 1. Wenn eine Ladung in eine leitende Sphäre beschleunigt wird, wird diese Ladung strahlen EM Wellen ab? Kann man diese Strahlung außerhalb der Sphäre empfangen? Die Ladung berührt die Sphäre nie.
Wenn Ja, hoffe ich auf eine Erklärung, warum und wie. |
Nein. Zum zig-sten Mal: Die Felder fallen in einem realen Leiter exponentiell ab. In einem idealen Leiter sind sie exakt Null.
| Zitat: |
2. Die Ladung ruht, diesmal die neutrale leitende Sphäre selbst wird stark beschleunigt, kann man erwarten dass diesmal auch eine EM Welle abgestrahlt wird?
Wenn doch Nein, hoffe ich auch auf eine Erklärung, warum und wieso nicht.
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Wieso "diesmal auch"? Bei 1. ist das nicht der Fall. Bei 2. wird allerdings eine EM-Welle abgestrahlt, weil hier die Induzierte Ladung auf der Äußeren Sphäre beschleunigt wird. |
Zu 1. Ich habe Handy in Alufolie eingewickelt und versucht ein anderes Handy zu erreichen. Wenn es nach dir geht darf dies nicht funktionieren.
Richtig? Willst du vielleicht selbst ausprobieren?
Zu 2. Warten wir erst mal ab was dein Versuch dir zeigen wird. Einverstanden?
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jh8979
Moderator
Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8578
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| jh8979 Verfasst am: 06. Apr 2014 21:59 Titel: |
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| D2 hat Folgendes geschrieben: |
Zu 1. Ich habe Handy in Alufolie eingewickelt und versucht ein anderes Handy zu erreichen. Wenn es nach dir geht darf dies nicht funktionieren.
Richtig? Willst du vielleicht selbst ausprobieren?
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Das ist richtig.
http://en.wikipedia.org/wiki/Skin_effect
und
http://summerexplorations.wordpress.com/2011/07/27/michael-faraday-defeats-cell-phones-from-beyond-the-grave-and-more/
Allerdings ist dies auch abhängig von anderen Faktoren (Entfernung zum nächsten Funkmast, wie gut wurde es eingewickelt, Aluminium ist kein perfekter Leiter, etc..). Insofern kann sein, dass es nicht jedes mal 100%ig klappt. Aber im Prinzip ist das richtig.
| Zitat: |
Zu 2. Warten wir erst mal ab was dein Versuch dir zeigen wird. Einverstanden? |
Welcher Versuch? Du kannst von mir aus machen was Du willst. Ich hab in meinem Leben genug Versuche durchgeführt, um mich von der Richtigkeit der Maxwell Gleichungen zu überzeugen. Wenn das bei Dir nicht so ist, so führ alle Versuche durch, die Du willst, und zeig' mir dann, dass die Maxwell Gleichungen nicht gelten. Bis dahin seh ich keine Notwendigkeit Versuche durchzuführen, von denen ich weiss, wie sie ausgehen...
PS: Ich weiss, dass es viele experimentelle Entdeckungen in der Physik gab, die durchaus überraschend waren und die Physiker nicht erwartet haben. Aber dass die Maxwell Gleichungen auf einmal nicht mehr gelten, halte ich für unwahrscheinlich genug, dass Du erstmal die Beweislast hast.
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D2
Anmeldungsdatum: 10.01.2012
Beiträge: 1723
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| D2 Verfasst am: 06. Apr 2014 22:26 Titel: |
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| jh8979 hat Folgendes geschrieben: |
PS: Ich weiss, dass es viele experimentelle Entdeckungen in der Physik gab, die durchaus überraschend waren und die Physiker nicht erwartet haben. Aber dass die Maxwell Gleichungen auf einmal nicht mehr gelten, halte ich für unwahrscheinlich genug, dass Du erstmal die Beweislast hast. |
Ich bin mir darüber im Klarem, deswegen soll so ein Experiment nicht von mir, sondern von einem Drittem durchgeführt werden. Meine Aussagen sind nicht viel Wert, solange diese nicht bestätigt bzw. widerlegt werden.
Die Maxwell Gleichungen werden schon mit dem Experiment kompatibel sein, da mache ich mir wenig Sorgen. Es geht primär um deren Interpretation.
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jh8979
Moderator
Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8578
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| jh8979 Verfasst am: 06. Apr 2014 22:30 Titel: |
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| D2 hat Folgendes geschrieben: |
Ich bin mir darüber im Klarem, deswegen soll so ein Experiment nicht von mir, sondern von einem Drittem durchgeführt werden. Meine Aussagen sind nicht viel Wert, solange diese nicht bestätigt bzw. widerlegt werden.
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Sofern Du Dein Experiment sauber durchführst und analysierst, so dass andere es nachvollziehen können, ist es viel wert und Du wirst andere finden, die es nachmachen und überprüfen.
| Zitat: |
Die Maxwell Gleichungen werden schon mit dem Experiment kompatibel sein, da mache ich mir wenig Sorgen. Es geht primär um deren Interpretation. |
?? Ich hab keine Ahnung was Du möchtest. Ich hab Dir gesagt was Die Maxwell Gleichungen zu Deinen Ideen zu sagen haben. Falls Du die Maxwell Gleichungen akzeptierst, gibt es da nichts zu diskutieren/nachzuprüfen.. .
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D2
Anmeldungsdatum: 10.01.2012
Beiträge: 1723
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| D2 Verfasst am: 06. Apr 2014 22:39 Titel: |
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| jh8979 hat Folgendes geschrieben: |
? Ich hab keine Ahnung was Du möchtest. Ich hab Dir gesagt was Die Maxwell Gleichungen zu Deinen Ideen zu sagen haben. Falls Du die Maxwell Gleichungen akzeptierst, gibt es da nichts zu diskutieren/nachzuprüfen.. . |
Ich gehe gerne auf eine Nummer sicher, lass doch das Experiment entscheiden.
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