| Autor |
Nachricht |
JohnLemon
Anmeldungsdatum: 02.03.2014
Beiträge: 31
|
 JohnLemon Verfasst am: 09. Apr 2016 18:05 Titel: Lorentzkraft und Magnetfelder |
 |
|
Hi!
Ich habe folgende Frage an euch:
Ich habe in einem Buch folgende Begründung zum sehr bekannten Leiterschaukelexperiment (stromdurchflossener Leiter in Hufeisenmagnet) für den Nachweis der Lorentzkraft gelesen:
Die Lorentzkraft ergibt sich daraus, dass der el. Strom im Leiter ein Magnetfeld um den Leiter erzeugt. Das gemeinsame Magnetfeld von Magnet und el. Strom drückt auf den Leiter und bewegt ihn.
Auf der englischen Wikipedia lese ich allerdings:
"Note also that as a definition of E and B, the Lorentz force is only a definition in principle because a real particle (as opposed to the hypothetical "test charge" of infinitesimally-small mass and charge) would generate its own finite E and B fields, which would alter the electromagnetic force that it experiences."
Dies hört sich nun so an, als ob das von der bewegten Ladung erzeugte Magnetfeld ignoriert werden würde.
Inwieweit ist die oben gegebene Beschreibung des Leiterschaukelexperiments nun korrekt bzw. wo zeigt sie Schwächen?
Danke!
|
|
 |
ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3398
|
| ML Verfasst am: 09. Apr 2016 18:33 Titel: Re: Lorentzkraft und Magnetfelder |
|
|
Hallo,
| JohnLemon hat Folgendes geschrieben: |
Ich habe in einem Buch folgende Begründung zum sehr bekannten Leiterschaukelexperiment (stromdurchflossener Leiter in Hufeisenmagnet) für den Nachweis der Lorentzkraft gelesen:
Die Lorentzkraft ergibt sich daraus, dass der el. Strom im Leiter ein Magnetfeld um den Leiter erzeugt. Das gemeinsame Magnetfeld von Magnet und el. Strom drückt auf den Leiter und bewegt ihn.
|
ich halte das für eine recht eigenwillige Formulierung. Sie scheint mir aber auch ein wenig aus dem Kontext gerissen zu sein.
| Zitat: |
Auf der englischen Wikipedia lese ich allerdings:
"Note also that as a definition of E and B, the Lorentz force is only a definition in principle because a real particle (as opposed to the hypothetical "test charge" of infinitesimally-small mass and charge) would generate its own finite E and B fields, which would alter the electromagnetic force that it experiences."
|
Für die Kraftwirkung zählt das komplette E- bzw. B-Feld, das am Ort der betrachteten Ladung wirkt. Dabei gehen prinzipiell alle Ladungen und alle Ströme ein.
Weshalb man so sehr die Qualität der Probeladung betont (zumal man nur von EINER Ladung spricht), ist mir aber nicht ganz klar. Denn in den meisten Fällen wird es ja so sein, dass die auf einem Ladungsträger befindliche Ladung den (eigenen) Ladungsträger nicht beschleunigt.
Vielleicht ist gemeint, dass die Probeladung so klein sein soll, dass sie die Anordnung der übrigen Ladungen nicht verändert.
Wirklich entscheidend ist die Ladungsmenge des Ladungsträgers, auf die die Kraft ausgeübt wird, aber wohl nur, wenn die Ladung in ihrer Umgebung nichtlineare Effekte bewirkt.
Viele Grüße
Michael
|
|
|
JohnLemon
Anmeldungsdatum: 02.03.2014
Beiträge: 31
|
| JohnLemon Verfasst am: 09. Apr 2016 18:58 Titel: |
|
|
Die "eigenwillige" Beschreibung ist aus einem Schulbuch entnommen, welche neben der Versuchsskizze zu besagtem Experiment geschrieben steht.
Die Frage auf die es hinausläuft ist eigentlich jene:
Kann man die Lorentzkraft auf die Wechselwirkung der zwei Magnetfelder (Hufeisenmagnet und bewegte Ladung) "zurückführen"? (zurückführen deshalb in Anführungszeichen, da ja die Lorentzkraft eigentlich die mikroskopische Beschreibung ermöglicht)
|
|
|
ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3398
|
| ML Verfasst am: 09. Apr 2016 22:00 Titel: |
|
|
Hallo,
| Zitat: |
Die Lorentzkraft ergibt sich daraus, dass der el. Strom im Leiter ein Magnetfeld um den Leiter erzeugt. Das gemeinsame Magnetfeld von Magnet und el. Strom drückt auf den Leiter und bewegt ihn.
|
Je öfter mir ich die Beschreibung anschaue, umso sonderbarer finde ich sie. Es ist schon richtig, dass im Allgemeinen das Gesamtmagnetfeld die Wirkung auf den Leiter ausübt.
Aber ich weiß nicht, weshalb man den Anteil des vom Leiter selbst erzeugten Magnetfelds so hervorhebt. Wenn ich mir einen langen, dünnen, stromdurchflossenen Leiter vorstelle, dann weiß ich, dass dessen Magnetfeld symmetrisch um den Leiter herum verläuft.
Dieser Anteil am Gesamtmagnetfeld kann schon aus Symmetriegründen keine Kraft auf den Leiter ausüben. (Das wäre so ungefähr das Analogon zu einem Menschen, der sich am eigenen Schopf aus dem Wasser zieht.)
Wenn ich mir vorstelle, dass der Leiter ein wenig gewunden ist (und natürlich nicht unendlich lang), dann ist klar, dass sich der Draht in sich ein wenig verbiegen kann, wenn ich den Strom anschalte. Aber darum geht es bei dem Experiment nicht. Es geht doch im Grunde darum, dass der Draht aufgrund der Wechselwirkung "Strom -- Magnetfeld des Permanentmagneten" in eine definierte Richtung bewegt wird.
| JohnLemon hat Folgendes geschrieben: |
Die Frage auf die es hinausläuft ist eigentlich jene:
Kann man die Lorentzkraft auf die Wechselwirkung der zwei Magnetfelder (Hufeisenmagnet und bewegte Ladung) "zurückführen"? |
Ich denke, dass die Fragestellung nicht weiterführt.
Es sind nicht die beiden Magnetfelder, die miteinander wechselwirken*, sondern es gibt ein elektromagnetisches Feld, das mit Ladungen wechselwirkt. Und es ist im Wesentlichen das Feld des Permanentmagneten, das wirkt.
Viele Grüße
Michael
* Die Felder selbst ziehen sich nicht an oder stoßen sich ab. Sie überlagern sich einfach nur.
|
|
|
TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18060
|
| TomS Verfasst am: 10. Apr 2016 08:17 Titel: |
|
|
| JohnLemon hat Folgendes geschrieben: | Dje Frage auf die es hinausläuft ist eigentlich jene:
Kann man die Lorentzkraft auf die Wechselwirkung der zwei Magnetfelder (Hufeisenmagnet und bewegte Ladung) "zurückführen"? (zurückführen deshalb in Anführungszeichen, da ja die Lorentzkraft eigentlich die mikroskopische Beschreibung ermöglicht) |
Nein, kann man nicht.
Bei der Herleitung der Lorentzkraft werden die Felder der Probeladung ignoriert, trotzdem erhält man diese Kraft.
_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago. |
|
|
JohnLemon
Anmeldungsdatum: 02.03.2014
Beiträge: 31
|
| JohnLemon Verfasst am: 10. Apr 2016 13:09 Titel: |
|
|
| TomS hat Folgendes geschrieben: | | JohnLemon hat Folgendes geschrieben: | Dje Frage auf die es hinausläuft ist eigentlich jene:
Kann man die Lorentzkraft auf die Wechselwirkung der zwei Magnetfelder (Hufeisenmagnet und bewegte Ladung) "zurückführen"? (zurückführen deshalb in Anführungszeichen, da ja die Lorentzkraft eigentlich die mikroskopische Beschreibung ermöglicht) |
Nein, kann man nicht.
Bei der Herleitung der Lorentzkraft werden die Felder der Probeladung ignoriert, trotzdem erhält man diese Kraft. |
Kann man also sagen, dass die Begründung:
Die Lorentzkraft ergibt sich daraus, dass der el. Strom im Leiter ein Magnetfeld um den Leiter erzeugt. Das gemeinsame Magnetfeld von Magnet und el. Strom drückt auf den Leiter und bewegt ihn.
Insofern inkorrekt ist, weil die Lorentzkraft (fast) genauso wirken würde, wenn das Magnetfeld des Leiters ignoriert (=0 gesetzt, da sehr klein) und nur jenes des Hufeisenmagneten betrachtet wird. Insbesondere die Stelle "die Lorentzkraft ergibt sich daraus" ist sehr kritisch zu betrachten, da aus dem Gesamtmagnetfeld nicht die Lorentzkraft folgt, sondern lediglich das Feld beschrieben wird mit welchem die Ladung gemäß der Lorentzkraft wechselwirkt.
|
|
|
GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
|
| GvC Verfasst am: 10. Apr 2016 14:43 Titel: |
|
|
| JohnLemon hat Folgendes geschrieben: | Kann man also sagen, dass die Begründung:
Die Lorentzkraft ergibt sich daraus, dass der el. Strom im Leiter ein Magnetfeld um den Leiter erzeugt. Das gemeinsame Magnetfeld von Magnet und el. Strom drückt auf den Leiter und bewegt ihn.
Insofern inkorrekt ist, weil die Lorentzkraft (fast) genauso wirken würde, wenn das Magnetfeld des Leiters ignoriert (=0 gesetzt, da sehr klein) ... |
Nein, das kann man so nicht sagen, denn
1. ist die Aussage durchaus richtig
2. kann das vom Strom verursachte Magnetfeld insbesondere in unmittelbarer Nähe des Leiters deutlich größer sein als das externe Magnetfeld
und
3. ist das Ignorieren des vom Strom verursachten Magnetfeldes gleichbedeutend mit einem Ignorieren des Stromes (Strom und Magnetfeld sind untrennbar miteinander verbunden). Ohne Strom wirkt aber auch keine Lorentzkraft.
|
|
|
ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3398
|
| ML Verfasst am: 10. Apr 2016 16:03 Titel: |
|
|
Hallo,
| JohnLemon hat Folgendes geschrieben: |
Insofern inkorrekt ist, weil die Lorentzkraft (fast) genauso wirken würde, wenn das Magnetfeld des Leiters ignoriert (=0 gesetzt, da sehr klein) und nur jenes des Hufeisenmagneten betrachtet wird. |
Hast Du schonmal beobachtet, wie sich ein Mensch am eigenen Schopf aus dem Sumpf oder dem Wasser gezogen hat (wie in den Geschichten des Lügenbarons Münchhausen berichtet)?
So ähnlich wäre es, wenn das vom Leiter erzeugte Magnetfeld den Leiter beschleunigen könnte.
Viele Grüße
Michael
|
|
|
JohnLemon
Anmeldungsdatum: 02.03.2014
Beiträge: 31
|
| JohnLemon Verfasst am: 10. Apr 2016 20:26 Titel: |
|
|
| ML hat Folgendes geschrieben: | Hallo,
| JohnLemon hat Folgendes geschrieben: |
Insofern inkorrekt ist, weil die Lorentzkraft (fast) genauso wirken würde, wenn das Magnetfeld des Leiters ignoriert (=0 gesetzt, da sehr klein) und nur jenes des Hufeisenmagneten betrachtet wird. |
Hast Du schonmal beobachtet, wie sich ein Mensch am eigenen Schopf aus dem Sumpf oder dem Wasser gezogen hat (wie in den Geschichten des Lügenbarons Münchhausen berichtet)?
So ähnlich wäre es, wenn das vom Leiter erzeugte Magnetfeld den Leiter beschleunigen könnte.
Viele Grüße
Michael |
Ok, mir ist bewusst dass die Ladung mit dem externen Magnetischen Feld des Hufeisenmagnets wechselwirkt und nicht mit seinem eignenen magnetischen Feld. Insofern spielt sowieso nur das externe Feld eine Rolle für die Lorentzkraft.
Kann man also sagen, dass die Schwäche der ganz obigen Argumentation darin beruht, dass darin der Leiter (auch) mit seinem eigenen Magnetfeld wechselwirkt. Nur die Wechselwirkung mit dem externen Magnetfeld führt aber gemäß der Lorentzkraft zu einer Bewegungsänderung, eine Wechselwirkung mit dem eigenen Magnetfeld würde zu keiner Bewegungsänderung führen.
Man kann ja aus dem Faradyschen Induktionsgesetz und den Maxwellglg (insb. das dortige Induktionsgesetz) die Lorentzkraft herleiten (und umgekehrt aus den Maxwellglg. und der Lorentzkraft ergibt sich das Faradaysche Induktionsgesetz) - wie in der englischen Wikipedia auch getan wird. (Das von den bewegten Ladungen erzeugte Feld spielt auch dort keine Rolle.)
|
|
|
GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
|
| GvC Verfasst am: 11. Apr 2016 14:57 Titel: |
|
|
| JohnLemon hat Folgendes geschrieben: | | Kann man also sagen, dass die Schwäche der ganz obigen Argumentation darin beruht, dass darin der Leiter (auch) mit seinem eigenen Magnetfeld wechselwirkt. |
Ich verstehe immer noch nicht, warum die Aussage
| JohnLemon hat Folgendes geschrieben: | Die Lorentzkraft ergibt sich daraus, dass der el. Strom im Leiter ein Magnetfeld um den Leiter erzeugt. Das gemeinsame Magnetfeld von Magnet und el. Strom drückt auf den Leiter und bewegt ihn.
|
irgendwelche Schwächen beinhalten soll. Denn diese Aussage ist ja durchaus richtig. Darin steht auch nichts von einer Wechselwirkung, sondern lediglich von einer Überlagerung des externen und des vom Strom verursachten Magnetfeldes.
Tatsächlich führt die Überlagerung zu einer Verstärkung des Magnetfeldes auf einer Seite des Leiters (größere Feldliniendichte) und zu einer Abschwächung auf der anderen (s. Skizze unten). Die Energiedichte im magnetischen Feld ist proportional zum Quadrat der magn. Flussdichte. Nun ist jedes System betrebt, den Zustand geringster Energie einzunehmen, so wie ein gespanntes Gummiband versucht, sich zu verkürzen. Auf den hier betrachteten stromdurchflossenen Leiter im externen Magnetfeld wird also eine Kraft wirken, die versucht, das Feld zu homogenisieren. Man kann sich die Feldlinien auch als gespannte Gummibänder vorstellen, die versuchen, sich zu verkürzen. Die Lorentzkraft wirkt also in Richtung der geringeren Energiedichte, d.h. in Richtung der geringeren Flussdichte.
Die einzige Schwäche, die in der hier bislang geführten Diskussion zutage getreten ist, ist die unzulässige Verknüpfung der obigen Plausibilitätserklärung mit der mathematischen Methode zur Berechnung der Lorentzkraft. Denn die beruht einfach auf dem Coulombgesetz
mit
wobei sich die elektrische Feldstärke aus der Wechselwirkung der bewegten Ladung q (Strom) und dem externen Magnetfeld ergibt.
| Beschreibung: |
|
Download |
| Dateiname: |
Ueberlagerung Magnetfeld.jpg |
| Dateigröße: |
44.87 KB |
| Heruntergeladen: |
290 mal |
|
|
|
ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3398
|
| ML Verfasst am: 11. Apr 2016 22:28 Titel: |
|
|
Hallo,
| GvC hat Folgendes geschrieben: |
Ich verstehe immer noch nicht, warum die Aussage
| JohnLemon hat Folgendes geschrieben: | Die Lorentzkraft ergibt sich daraus, dass der el. Strom im Leiter ein Magnetfeld um den Leiter erzeugt. Das gemeinsame Magnetfeld von Magnet und el. Strom drückt auf den Leiter und bewegt ihn.
|
irgendwelche Schwächen beinhalten soll. Denn diese Aussage ist ja durchaus richtig.
|
Wir sind uns einig, dass die Aussage richtig ist. Aber ein bisschen eigenwillig finde ich sie schon.
Wenn ich ein Auto rundum mit einer Folie verklebe und es anschließend mit einem Abschleppseil zur Tankstelle ziehe, dann sage ich auch nicht:
"Die gemeinsame Kraft von Abschleppseil und Folie bewegen das Auto zur Tankstelle",
sondern ich lasse die Folienkräfte (die sich zu Null ergeben) weg und spreche nur von der Seilkraft.
Viele Grüße
Michael
|
|
|
TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18060
|
| TomS Verfasst am: 11. Apr 2016 23:58 Titel: |
|
|
| ML hat Folgendes geschrieben: | Hallo,
| GvC hat Folgendes geschrieben: |
Ich verstehe immer noch nicht, warum die Aussage
| JohnLemon hat Folgendes geschrieben: | Die Lorentzkraft ergibt sich daraus, dass der el. Strom im Leiter ein Magnetfeld um den Leiter erzeugt. Das gemeinsame Magnetfeld von Magnet und el. Strom drückt auf den Leiter und bewegt ihn.
|
irgendwelche Schwächen beinhalten soll. Denn diese Aussage ist ja durchaus richtig.
|
Wir sind uns einig, dass die Aussage richtig ist. |
Nee, sind wir uns nicht.
Die Herleitung zur Lorentzkraft geht aus von der Wirkung S eines Teilchens mit Ladung q im einem externen Viererpotential A
Daraus resultiert die Bewegungsgleichung für die Vierergeschwindigkeit u bzw. den Viererimpuls p in dem zu A gehörigen, externen el.-mag. Feld F
Nirgendwo in der Gleichung für S, in der Herleitung oder in der Bewegungsgleichung kommen die elektrischen oder magnetischen Felder der Ladung q selbst vor. Deshalb sollte man sie auch nicht da hineininterpretieren. Es gibt in diesem Formalismus kein "gemeinsames" Magnetfeld.
_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago. |
|
|
ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3398
|
| ML Verfasst am: 12. Apr 2016 01:41 Titel: |
|
|
Hallo,
| TomS hat Folgendes geschrieben: |
| Zitat: |
Wir sind uns einig, dass die Aussage richtig ist. |
Nee, sind wir uns nicht.
|
Doch, sind wir wohl! 
Ich denke, in der Formulierung ist ein ganzer Stromkreis gemeint:
Die Lorentzkraft ergibt sich daraus, dass der el. Strom im Leiter ein Magnetfeld um den Leiter erzeugt. Das gemeinsame Magnetfeld von Magnet und el. Strom drückt auf den Leiter und bewegt ihn.
Das heißt es geht hierbei letztlich um Kräfte, die ein Leiter (kompletter Stromkreis) im "eigenen" Feld* erfährt. In der Schule zeigt man dazu die Experimente "zwei parallele stromdurchflossene Leiter ziehen sich an/stoßen sich ab" (Anordnung zur Definition des Amperes).
Viele Grüße
Michael
* Die Kraft auf eine bestimmte (Punkt-)Ladung soll dann gerne nur im Feld aller anderen Ladungen bzw. Ströme betrachtet werden. Es gibt experimentell gesehen ja auch keinen Anlass, davon auszugehen, dass eine Punktladung gewissermaßen auf sich selbst eine Kraft ausübt. Auch das Symmetrieargument würde hier auf "F=0" hinauslaufen.
|
|
|
Clifford
Gast
|
| Clifford Verfasst am: 12. Apr 2016 11:03 Titel: |
|
|
Der Sachverhalt wird deutliche, wenn ein Wasserstoffatom betrachtet wird.
Bewegt sich ein Elektron im Magnetfeld des Protons?
Proton im Magnetfeld des Elektrons?
Beide bewegen sich im gemeinsamen Feld.?
Was meinst du Tom?
|
|
|
TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18060
|
| TomS Verfasst am: 12. Apr 2016 11:14 Titel: |
|
|
| ML hat Folgendes geschrieben: | Hallo,
| TomS hat Folgendes geschrieben: |
| Zitat: |
Wir sind uns einig, dass die Aussage richtig ist. |
Nee, sind wir uns nicht.
|
Doch, sind wir wohl! :zunge:
...
Die Lorentzkraft ergibt sich daraus, dass der el. Strom im Leiter ein Magnetfeld um den Leiter erzeugt. Das gemeinsame Magnetfeld von Magnet und el. Strom drückt auf den Leiter und bewegt ihn. |
Aber das steht so in keiner Formel!
Zunächst existiert eine einzelne Ladung, und auf die wirkt die Lorentzkraft aufgrund eines externen Feldes, ohne dass die Felder der einzelnen Ladung berücksichtigt würden. Wenn man einen gesamten Leiter bzw. Strom betrachtet, dann resultiert die Gesamtkraft letztlich aus der Summe der Kräfte auf die einzelnen Ladungsträger, wiederum ohne Berücksichtigung der durch den Strom erzeugten Felder.
Auf eine einzelne Ladung wirkt die Kraft
Auf eine Leiterschleife C wirkt die Kraft
B seht für das externe Feld!
Ich kenne keine Rechnung, in der eine Selbstwechselwirkung berücksichtigt würde. Wie sähe die denn aus?
Anderer Ansatz: nehmen wir an, wir könnten die o.g. Formel in einen internen und einen externen Anteil aufteilen:
)
Setzen wir das externe Feld gleich Null, dann bleibt.
Damit würde aufgrund des eigenen Feldes eine Kraft resultieren; tut sie aber offensichtlich nicht; oder hast du schon mal gesehen, dass auf einen stromdurchflossenen Leiter im ansonsten feldfreien Raum eine Kraft aufgrund des eigenen Magnetfeldes wirkt? Wenn nun ohne äußeres Feld keine Kraft wirkt, dann auch nicht mit äußerem Feld, denn die Gleichung ist ja linear im Feld.
Anmerkung: natürlich resultieren Kräfte auf eine Ladung, die aus dem B-Feld einer anderen Ladung resultieren. Die entsprechende Form für die Lorentzkraft lautet
 \, E(x) + j(x) \times B(x) )
Dabei könnte man versuchen, das von j erzeugte B-Feld ebenfalls mit einzubeziehen. Der Ansatz ist mir jedoch nicht unmittelbar klar.
_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago. |
|
|
Clifford
Gast
|
| Clifford Verfasst am: 12. Apr 2016 11:48 Titel: |
|
|
Das Problem des Verständnisses der magnetischen Kraft liegt darin, dass die Kraft senkrecht zur Bewegungsrichtung wirkt.
Stellen Sich vor; ein Objekt bewegt sich in einer bestimmten Richtung, wobei die fremde Objekte in dieser Richtung (vorne und hinten) nicht beeinflusst werden, sondern das Objekt wirkt seitlich (links und rdchts), was in klassischer Mechanik ziemlich geheimnisvoll erscheint.
Solange dieser Mechanismus nicht verstanden ist, bleibt alles wesentliche im Verborgenen
|
|
|
JohnLemon
Anmeldungsdatum: 02.03.2014
Beiträge: 31
|
| JohnLemon Verfasst am: 12. Apr 2016 12:22 Titel: |
|
|
| TomS hat Folgendes geschrieben: | | ML hat Folgendes geschrieben: |
Nirgendwo in der Gleichung für S, in der Herleitung oder in der Bewegungsgleichung kommen die elektrischen oder magnetischen Felder der Ladung q selbst vor. Deshalb sollte man sie auch nicht da hineininterpretieren. Es gibt in diesem Formalismus kein "gemeinsames" Magnetfeld. |
|
Ich stimme da eigentlich auch mit dir überein, aber Frage mich dann wie beispielsweise dieser Effekt zustande kommt:
In der Plasmaphysik bezeichnet der Begriff das Zusammenziehen eines von genügend großem elektrischen Strom durchflossenen Plasmas zu einem dünnen, komprimierten Plasmaschlauch oder -faden infolge der Wechselwirkung des Plasmastroms mit dem von ihm erzeugten Magnetfeld.
(vgl. https://de.wikipedia.org/wiki/Pinch-Effekt_(Elektrodynamik) )
Hier wirkt auch die Lorentzkraft auf die Ladungen aufgrund des von den Ladungen selbst erzeugten Magnetfelds. Ich kenne mich mit diesem Effekt zwar nicht aus, auch nicht mit Plasma - im Großen und Ganzen sollten dies aber auch nur Ladungtsräger mit einer gewissen Ladung sein. Und hier hätten wir eben kein externes B-Feld.
|
|
|
Clifford
Gast
|
| Clifford Verfasst am: 12. Apr 2016 13:26 Titel: |
|
|
Der Unterschied liegt hauptsächlich darin, dass die Atome im Draht im Gegensatz zum Plasma elektrisch neutral und nicht ionisiert sind und deshalb fast keine magnetische Kraft spüren.
Abgesehen davon wirkt das Magnetfeld des Drahtes von beiden Seiten (Querrichtung) gleichmäßig auf den Draht (Atome im Draht) deshalb heben sie sich auf und der Draht wird nicht abwechselnd nach links und rechts angezogen.
|
|
|
TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18060
|
| TomS Verfasst am: 12. Apr 2016 18:40 Titel: |
|
|
Jetzt vergleichen wir wirklich Äpfel mit Birnen.
Zu Beginn ging es darum, ob man das durch eine bewegte Ladung selbst erzeugte Magnetfeld mit einbeziehen muss, um die Lorenztkraft, die auf dieses Teilchen wirkt, zu verstehen. Muss man nicht.
Dann ging es darum, ob man das durch einen Strom erzeugte Magnetfeld mit einbeziehen muss, um die Lorenztkraft, die auf diesen Strom wirkt, zu verstehen. Muss man ebenfalls nicht - wenn man den Strom in einem unendlich dünnen Draht betrachtet.
In meiner letzten Formel hatte ich angedeutet, dass sich das ändert, wenn man in einem bestimmten Volumen ausgedehnte Ströme betrachtet. Dann muss man selbstverständlich das von einem Teilchens "1" erzeugte B-Feld betrachten, wenn man die Lorentzkraft auf ein anderes, ebenfalls zu diesem Strom beitragenden Teilchen "2" berechnen will - u.u. Wiederum trägt jedoch das von "1" erzeugte B-Feld nicht zur Kraft auf "1" bei.
| JohnLemon hat Folgendes geschrieben: | | Hier wirkt auch die Lorentzkraft auf die Ladungen aufgrund des von den Ladungen selbst erzeugten Magnetfelds. |
Ja.
Genauer: Hier wirkt auch die Lorentzkraft auf die Ladung "2" aufgrund des von der Ladung "1" erzeugten Magnetfelds u.u.
Ich hab' mir mal ein paar Rechnungen zum Z-Pinch angeschaut: dazu muss man die Herleitung der magnetohydrodynamischen Gleichungen (MHD equations) verstehen, und das ist durchaus komplex ...
_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago. |
|
|
ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3398
|
| ML Verfasst am: 12. Apr 2016 20:34 Titel: |
|
|
Hallo,
| TomS hat Folgendes geschrieben: |
Ich kenne keine Rechnung, in der eine Selbstwechselwirkung berücksichtigt würde.
|
Ich glaube, Du hast meinen Post nicht bis zu Ende gelesen oder aber komplett missverstanden. Anders kann ich mir Deine Antwort nicht erklären.
| Zitat: |
Wie sähe die denn aus?
|
F=0.
Von meiner Seite aus ist zu diesem Thema alles gesagt. Es ergibt keinen Sinn, sich ewig über die Formulierung irgendeines Schulbuchautors zu unterhalten, zumal wir in der Diskussion nicht weniger Missverständnisse produzieren als der Schulbuchautor ;-)
Viele Grüße
Michael
|
|
|
TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18060
|
| TomS Verfasst am: 12. Apr 2016 20:51 Titel: |
|
|
ja, in der Tat, die Fußnote mit * war mir entgangen - sorry
_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago. |
|
|
Clifford
Gast
|
| Clifford Verfasst am: 12. Apr 2016 21:09 Titel: |
|
|
Jetzt vergleichen wir wirklich Äpfel mit Birnen.
Um es zu vermeiden suchen wir die physikalische Ursache des Magnetfeldes.
Spin ist für das Magnetfeld verantwortlich.
Oder gibt es eventuell andere Gründe dafür?
|
|
|
TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18060
|
| TomS Verfasst am: 12. Apr 2016 22:05 Titel: |
|
|
Spin ist mikroskopisch für das magnetische Moment eines Teilchens verantwortlich (dieses koppelt an externe Magnetfelder).
Die Ursache eines Magnetfeldes sind gemäß der Maxwellschen Theorie = der klassischen Elektrodynamik elektrische Ströme sowie zeitlich veränderliche elektrische Felder.
Mehr brauchen wir in dieser Diskussion nicht.
_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago. |
|
|
GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
|
| GvC Verfasst am: 13. Apr 2016 17:39 Titel: |
|
|
| TomS hat Folgendes geschrieben: | | Dann ging es darum, ob man das durch einen Strom erzeugte Magnetfeld mit einbeziehen muss, um die Lorenztkraft, die auf diesen Strom wirkt, zu verstehen. |
Zum Verstehen der Lorentzkraft ist die Einbeziehung des durch den Strom verursachten Magnetfeldes durchaus sinnvoll, wie ich in meiner - zugegebenermaßen schludrigen - Skizze zur Überlagerung dieses Feldes mit dem externen Magnetfeld gezeigt habe. Sie beschreibt genau den hier in Frage gestellten Satz
| JohnLemon hat Folgendes geschrieben: | | Die Lorentzkraft ergibt sich daraus, dass der el. Strom im Leiter ein Magnetfeld um den Leiter erzeugt. Das gemeinsame Magnetfeld von Magnet und el. Strom drückt auf den Leiter und bewegt ihn. |
In der Berechnung der Lorentzkraft hat das Eigenfeld dagegen nichts zu suchen. Denn da geht es um das Coulomb-Gesetz, das die Kraft auf eine Ladung in einem externen Feld beschreibt.
Man stelle sich einen infinitesimal kleinen Abschnitt ds aus einem geraden unendlich langen vom Strom I durchflossenen Leiter vor. In diesem befindet sich die infinitesimal kleine Ladung dq mit der Geschwindigkeit v. Laut Coulomb-Gesetz wirkt auf diese Ladung die infinitesimal kleine Kraft
mit
)
Dabei ist B die Flussdichte des externen Magnetfeldes. Also
=dq\cdot\left(\frac{d\vec{s}}{dt}\times\vec{B}\right)=\frac{dq}{dt}\cdot (d\vec{s}\times\vec{B})=I\cdot (d\vec{s}\times\vec{B}))
Auf einen Abschnitt der Länge l wirkt dann die Kraft
)
Für den Fall eines homogenen Magnetfeldes wird daraus
)
Stehen darüber hinaus Längen- und Feldvektor auch noch senkrecht aufeinander, ergibt sich die im Leiterschaukelexperiment verwendete Gleichung für den Betrag der Lorentzkraft
Dabei ist B, wie bereits oben gesagt, die Flussdichte des externen Magnetfeldes.
|
|
|
TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18060
|
| TomS Verfasst am: 13. Apr 2016 21:12 Titel: |
|
|
| GvC hat Folgendes geschrieben: | Man stelle sich einen infinitesimal kleinen Abschnitt ds aus einem geraden unendlich langen vom Strom I durchflossenen Leiter vor. In diesem befindet sich die infinitesimal kleine Ladung dq mit der Geschwindigkeit v. Laut Coulomb-Gesetz wirkt auf diese Ladung die infinitesimal kleine Kraft
mit
|
Ich versteh's nicht.
Erste Gleichung: Das E-Feld stammt von was? Von der Ladung im Leiter nicht, denn dieser ist in Summe neutral; es existiert kein E-Feld. Und von einer Probeladung auch nicht, denn von dieser hast du nichts gesagt.
Zweite Gleichung: woher stammt diese? Was soll das für ein B-Feld sein?
Ich kann das nicht nachvollziehen.
_________________
Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago. |
|
|
ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3398
|
| ML Verfasst am: 13. Apr 2016 22:39 Titel: |
|
|
Hallo GvC,
| GvC hat Folgendes geschrieben: | Denn da geht es um das Coulomb-Gesetz, das die Kraft auf eine Ladung in einem externen Feld beschreibt.
Man stelle sich einen infinitesimal kleinen Abschnitt ds aus einem geraden unendlich langen vom Strom I durchflossenen Leiter vor. In diesem befindet sich die infinitesimal kleine Ladung dq mit der Geschwindigkeit v. Laut Coulomb-Gesetz wirkt auf diese Ladung die infinitesimal kleine Kraft
mit
Dabei ist B die Flussdichte des externen Magnetfeldes.
|
Im Grunde schreibst Du doch über die Lorentzkraft
Das ist etwas Magnetisches.
Was macht in diesem Zusammenhang das Symbol  für die elektrische Feldstärke? Die ist doch in dem Beispiel gar nicht klar, da wir den spezifischen Widerstand des Leiters nicht kennen.
Viele Grüße
Michael
Zuletzt bearbeitet von ML am 13. Apr 2016 23:05, insgesamt einmal bearbeitet |
|
|
user21
Anmeldungsdatum: 11.10.2023
Beiträge: 1
|
| user21 Verfasst am: 13. Okt 2023 20:48 Titel: |
|
|
Hallo zusammen,
ich bin neulich auch auf dieses Problem gestoßen und habe dabei diese scheinbar fragwürdige Erklärung zur Lorentzkraft über das Eigenfeld der bewegten Elektronen gefunden.
Ich sehe da folgendes Problem bei dieser Erklärung:
Elektronen sind Punktteilchen, haben also keine räumliche Ausdehnung.
Dann müsste nämlich die magnetische Flussdichte des Eigenfelds zum Elektron hin divergieren. Das hieße ja für die Kraft auf das Elektron, dass diese auch unendlich groß ist.
Das Eigenfeld kann kann also nicht die Ursache für die Lorentzkraft sein, oder?
Beste Grüße
User21
|
|
|
ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3398
|
| ML Verfasst am: 13. Okt 2023 22:42 Titel: |
|
|
Hallo,
| user21 hat Folgendes geschrieben: |
ich bin neulich auch auf dieses Problem gestoßen und habe dabei diese scheinbar fragwürdige Erklärung zur Lorentzkraft über das Eigenfeld der bewegten Elektronen gefunden.
|
kannst Du vielleicht etwas mehr zum Eigenfeld der Elektronen erzählen?
Ich weiß nicht, auf was Du hinaus willst.
Viele Grüße
Michael
|
|
|
|
Registrieren
Login
FAQ
Suchen
