Anziehungskraft geladener Sphären

D2 · Anmeldungsdatum: 10.01.2012 Beiträge: 1723

Meine Frage:
Zwei neutral geladene elektrisch leitende extrem dünne Sphären ziehen sich an und komprimieren eine Feder(nicht leitend) so wie auf dem Bild gezeichnet, da in ihren inneren genaue in der Mitte sich zwei punktförmige identische große (bis auf Vorzeichen )Ladungen befinden.
Es herrscht Gleichgewichtzustand(linke Ladung in Position B).

Was passiert mit der Länge der Feder wenn die Ladung
a. In Position A oder
c. In Position C gebracht werden?

d. Werden auf die Ladungen selbst in den Sphären irgendwelche Kräfte ausgeübt?
Sind diese Kräfte elektrostatischer Natur?

Meine Ideen:
Zu a + c. Die Länge der Feder wird sich meiner Meinung nach ändern,
zu d -wahrscheinlich ja,
s. das Video
http://www.youtube.com/watch?v=mPSGJejlRns
aber die Sache ist ziemlich knifflig da muss
Impulserhaltungssatz berücksichtigt werden und
ich habe wenig Ideen wie genau dies geschehen wird,

aber ich bin auch für andere Vorschläge offen.
P.S. Feld frei in der Abschirmung
http://www.bilder-hochladen.tv/pic/77zO4HmD/

jh8979 · Moderator Anmeldungsdatum: 10.07.2012 Beiträge: 8582

D2 · Anmeldungsdatum: 10.01.2012 Beiträge: 1723

jh8979 · Moderator Anmeldungsdatum: 10.07.2012 Beiträge: 8582

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5786 Wohnort: Heidelberg

Ich frage mich auch, was Du eigentlich mit dem Video immer willst.
Da ist rechts ein Ring und links eine Platte. Es dauert eine Weile, bis das Feld zu sehen ist weil die Grießkörner eine Weile brauche, bis sie sich ausgerichtet haben, aber da ist das Innere des Rings sogar feldfrei!
Dieser Fall hat also gar nichts mit dem hier zu tun und ich denke, Du interpretierst das Video auch grundlegend falsch...

Gruß
Marco

PS: Alles andere ist schon längst gesagt worden und der Schluss aus dem anderen Thread ist halt einfach falsch (sofern es dort auch um Elektrostatik ging). Dafür kann ich ja jetzt auch wieder nichts...

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5786 Wohnort: Heidelberg

D2 · Anmeldungsdatum: 10.01.2012 Beiträge: 1723

Ich stelle fest mir fehlt noch ein Gesetz ähnlich dem Impulserhaltungssatz.
Massenpunkt eines geschlossenen Systems lässt sich nicht verändern,
http://uni-ka.the-jens.de/html/exphys1/exse6.htm

nur für die Elektrostatik. Eigentlich muss meiner Meinung nach heißen
laut Ladungserhaltungssatz dürfen sich die Ladungen auch nicht beliebig bewegen sondern ihr "Schwerpunkt" in einem geschlossenem System darf sich auch nicht verändern. Sonst wird das Paradox entstehen: durch das asymmetrische Umschließen einer der Ladung mit einem Faradaykäfig verschiebt sich Ihr "Ladungsschwerpunkt".

Auf dem Bild A liegt Schwerpunkt im Punkt MO
Dann wird die linke Ladung mit einer neutralen aber leitender Sphäre umschlossen(Bild B) und siehe da..
Auf dem Bild B liegt Schwerpunkt schon im Punkt M1.
Darf das sein? Gibt es eine Verletzung der Erhaltungsgesetze?

Ich drücke mich vielleicht ungeschickt aus, aber vielleicht kann mir jemand helfen mein möglicher Denkfehler zu verstehen?

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5786 Wohnort: Heidelberg

"Ladungsschwerpunkterhaltung" hin oder hier... Das ist doch auch kein abgeschlossenes System! In Deinem Beispiel würde sich ja sogar der Masseschwerpunkt nach links verschieben, wenn der Leiter nicht masselos angenommen wird.
Genau so ist er ja auch nicht "ladungslos", nur weil er neutral ist. Immerhin verschieben sich ja im Leiter auch Ladungen.

Gruß
Marco

D2 · Anmeldungsdatum: 10.01.2012 Beiträge: 1723

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5786 Wohnort: Heidelberg

Aber es gibt nunmal keine "Ladungsschwerpunktserhaltung". Stell Dir zwar Himmelskörper vor mit gleicher Masse aber unterschiedlich geladen. Die werden sich um ihren gemeinsamen Schwerpunkt drehen, aber der "Ladungsschwerpunkt" dreht sich dann auch mit um den Masse-Schwerpunkt.
Es gibt soetwas einfach nicht. Ladungserhaltung schon, aber nicht "Ladungsschwerpunktsimpulserhaltung" oder was auch immer...

Gruß
Marco

D2 · Anmeldungsdatum: 10.01.2012 Beiträge: 1723

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5786 Wohnort: Heidelberg

Nein, Superposition ist doch keine "Ladungs-Schwerpunkt-Impuls-Erhaltung"! Warum schreibst Du solches Zeug???

Gruß
Marco

D2 · Anmeldungsdatum: 10.01.2012 Beiträge: 1723

Weil ich mir Gedanken mache, was passieren wird wenn Gesetze der Physik bewusst verletzt werden.

Nehmen wir an es gibt 2 Ladungen eine positiv, andere negativ geladen.
Es gilt Coulombsches Gesetz
http://de.wikipedia.org/wiki/Coulombsches_Gesetz

Eine der Ladung wird mit einer leitenden und neutralen geladenen Oberfläche vollständig aber ohne Berührung umschlossen, die Ladungen beginnen auseinander zu driften. Mir persönlich gefällt so ein Szenario nicht. Und dir?

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5786 Wohnort: Heidelberg

D2 · Anmeldungsdatum: 10.01.2012 Beiträge: 1723

Ich möchte nur nicht in der Elektrostatik folgende Bilder sehen:
http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:M%C3%BCnchhausen-Sumpf-Hosemann.PNG&filetimestamp=20080203195947&

Warum ist eine Feder schlecht? Sie bildet eine notwendige Gegenkraft und erlaubt eine Messung in welcher Richtung und wie stark Ladungen auf einander wirken werden.
Aber diesmal verzichte ich ausnahmsweise auf eine Feder, auch Übergangsprozesse müssen nicht unbedingt erwähnt werden.

Also was machen die Ladungen wenn:

..es gibt 2 Ladungen eine positiv, andere negativ geladen.
Eine der Ladung wird mit einer leitenden und neutralen geladenen Oberfläche vollständig aber ohne Berührung umschlossen, die Ladungen ...

1. beginnen auseinander zu driften
2. kommen einander näher?

PS. Unter Superpositionsprinzip verstehe ich persönlich das der Fluss durch eine geschlossene Gaußsche Fläche an keiner Stelle dieser Fläche sich ändern darf, wenn eine der Ladungen innen wiederum mit einer neutralen und leitenden Fläche umschlossen wird-
gilt für die Statik. Einverstanden?

Sollten aber Bewegungen der Ladungen im Spiel sein und einer der Ladung mit einer neutralen und leitenden Fläche umschlossen wird, dann darf die Flussdichteänderung* durch die Gausche Fläche(die alle bewegte Ladungen umschliest) nicht gestört werden -gilt für Dynamik. Ok?

*Flussdichte über die ganze Fläche gerechnet ist konstant und nur durch die Summe der Ladungen im Innerem diese Fläche bestimmt.
Wenn an einer Stelle der Gaußschen Fläche die Dichte des elektrischen Flusses steigt, muss an anderer Stelle diese Dichte automatisch abnehmen(Gaußsche Fläche in Form einer Bohne, Tropfen, von mir aus in Torusform)

Je nahe eine Ladung an die Grenze der Gaußschen Fläche kommt, desto höher ist die Flussdichte an dieser Stelle der Fläche.

Nur und nur dann wenn alle Ladungen genau in der Mitte der Gaußschen Flächen befinden und diese Fläche eine Sphäre ist, dann ist die Dichte des elektrischen Flusses an allen Stelle dieser Fläche identisch.

Kritik?

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5786 Wohnort: Heidelberg

D2 · Anmeldungsdatum: 10.01.2012 Beiträge: 1723

Eine Ameise wird gefragt, warum sie so eine dünne Taille hat:
"Ich bin schön", sagt die Ameise.
Warum hast du so einen großen Kopf? "Ich bin auch klug" antwortet sie.
Und warum ist dein Hinter so groß? "Halt´s Maul" war ihre Antwort.

Ich werde mir Gedanken machen, wie man so ein Experiment mit Ladungen
durchführen kann. Es mach wirklich kein Sinn über Theorien zu sprechen, die
mit Annahmen arbeiten und noch nicht geprüft waren.

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5786 Wohnort: Heidelberg

D2 · Anmeldungsdatum: 10.01.2012 Beiträge: 1723

Warum fehlen dann die entsprechende Experimente im Internet?

Faraday Käfig zu bauen um die äußere elektrische Felder abzuschirmen
ist nicht schwer und man findet Unmenge von solchen Versuchen

z.B . hier zwar aus einem Buch
http://www.bilder-hochladen.tv/pic/77zO4HmD/

Weil es relativ einfach ist eine Ladung außerhalb des Rings aufrecht erhalten.
Umgekehrt, eine isolierte Ladung im Ring oder Sphäre zu erzeugen ist wahrscheinlich deutlich schwieriger,
weil diese so gerne von innen auf die Außenseite der Abschirmung abhauen
und die Ladungen mit entgegen gesetzten Vorzeichen von außen "mögen"
diese Oberfläche genauso, also müssen solche Experimente im Vakuum stattfinden- s. Faraday Becher.
http://www.physik.uni-regensburg.de/infra/vorlvorb/VorlVorb/Versuche/VK_21_4_1_C.html

Aber vielleicht hast du mehr Glück und findest Fotos oder Messergebnisse für
die Messung der elektrische Feldstärke außerhalb eines Faradays Käfigs einer Ladung im diesem Faraday Käfig.
Die Messungen müssen bei unterschiedlichen Entfernungen ( bezogen auf die Position der Ladung selbst) statt finden.

Stell dir vor, allein asymmetrische "Abschirmung" einer Ladung wird die Probeladung in neue Richtung lenken. So ein Versuch möchte ich gerne sehen.

"Abschirmung" wird in Gänsefüßchen geschrieben, da eine Ladung sich nach außen niemals abschirmen lässt.

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5786 Wohnort: Heidelberg

Ich werde bei Gelegenheit mal schauen, was ich finden kann.

Aber auch mit den Versuchen zum Faradayschen Käfig: Da spielt das selbe Prinzip eine Rolle. Wenn bei einem Raumbereich der Rand mit einer Dirichlet-Randbedingung (also alles auf fest definiertem Potential) bestimmt ist und die Ladungsverteilung innerhalb dieses Raumbereichs bekannt ist (z. B. verschwindet), dann ist auch das Potential innerhalb des gesamten Raumbereichs eindeutig bestimmt.
Für Raumbereiche, die ins Unendliche reichen, definiert man meistens ein Potential von 0 im Unendlichen. Aber bis auf diese Festlegung ist das Potential trotzdem eindeutig bestimmt. Insbesondere kann es dann nicht mehr von einer Ladungsverteilung abhängen, die im Inneren eines von Leitern umschlossenen Volumens steckt.

Außerdem dürftest Du doch auch diesen umgekehrten Fall nicht "akzeptieren", nach Deinen merkwürdigen, selbsterfundenen "Erhaltungssätzen": Wenn Du zwei gleichnamige Ladungen hast, stoßen die sich ab, die eine z. B. nach links, die andere nach rechts. Wenn Du jetzt um die Eine Ladung eine leitende Hohlkugel legst, so dass der zur Ladung nächste Punkt in Richtung der anderen Ladung zeigt, dann wird die Ladung im Inneren in Richtung der äußeren Ladung gezogen (durch die Ladungsträger, die sich an der Leiter-Hohlkugel-Innenseite anordnen), aber die im Äußeren immer noch in Richtung der Hohlkugel.
Für die innere Ladung ist es dann völlig egal, welche Ladungen im Außenbereich sind, sie wird immer zum nächstgelegenen Punkt der Hohlkugel-Innenseite gezogen.

Wenn Das diese Tatsache akzeptierst (die ja offenbar wirklich schon oft im gemessen wurde und deren Ergebnisse Du offenbar im Netz schon gefunden hast), dann musst Du logisch auch genau so den umgekehrten Fall akzeptieren. Auf jeden Fall würden Deine unausgegorenen "Theorien" damit ganz genau so widerlegt.

Gruß
Marco

D2 · Anmeldungsdatum: 10.01.2012 Beiträge: 1723

D2 · Anmeldungsdatum: 10.01.2012 Beiträge: 1723

Zu dem letzten Link oben, noch eine zusätzliche Überlegung aus einem anderen Forum.
Wenn ein Teil des Raumes im Vakuum mit einer ungeladenen leitender Sphäre umgebaut wird, dann beginnt diese Sphäre alle vorhandene Ladungen in ihrer Umgebung anzuziehen(Influenz).
Frage ist ob beim Bau der Sphäre auch Energie berücksichtigt werden muss die nötig ist diese Ladungen anzuziehen. Kann es sein das in diesem Fall von Casimir-Effekt gesprochen werden kann? http://de.wikipedia.org/wiki/Casimir-Effekt

Da muss man auch Energie aufwenden um die ungeladene Platten eines Kondensators auseinander zu ziehen und die leitende Sphäre ist nichts anderes als ein Kugelkondensator. http://de.wikipedia.org/wiki/Kugelkondensator