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[Coulombkraft] Herleitung von Q bezw. Q2 aus F=E*Q
 
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Eisbaer111222333
Gast





Beitrag Eisbaer111222333 Verfasst am: 16. Jan 2017 02:53    Titel: [Coulombkraft] Herleitung von Q bezw. Q2 aus F=E*Q Antworten mit Zitat

Hallo,

ich möchte wissen, warum bei der Formel für die Coulombkraft [F=E*Q] mit der Ladungsgröße der zweiten Ladung multipliziert wird.
Ich hab mir immer gedacht, dass man mit Q bezw. Q2 multipliziert, weil die elektrische Feldstärke der zweiten Ladung an genau dem Ort der zweiten Ladung, so groß ist wie die Ladungsgröße dieser zweiten Ladung, also [E2=Q2] dort, wo sich Q2 befindet. Aber dann hab ich gemerkt, dass das mathematisch nicht aufgeht.
Deshalb meine Frage: Wieso multipliziert man mit Q? Wie kann man das über die elektrische Feldstärke herleiten?

PS: Bitte keine Herleitung über die Ladungsdichte oder sonstigem Quatsch. Es geht mir hier schon um eine Herleitung über die elektrische Feldstärke. Denn soweit ich weiß, ist die Coulombkraft eine Art "Kombination" aus den Feldstärken zweier Ladungen. Ich möchte also vom Fundament aus eine Herleitung und nicht von einem bereits gebautem Haus, wenn ihr versteht was ich meine...also von den Wurzeln aus... ^^


Vielen Dank im Voraus
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 13747

Beitrag GvC Verfasst am: 16. Jan 2017 12:18    Titel: Antworten mit Zitat

Eisbaer111222333 hat Folgendes geschrieben:
ich möchte wissen, warum bei der Formel für die Coulombkraft [F=E*Q] mit der Ladungsgröße der zweiten Ladung multipliziert wird.


Weil das der Definition entspricht: Die elektrische Feldstärke ist definiert als die Kraft auf eine Ladung dividiert durch diese Ladung.

Wenn also eine Kraftwirkung auf eine Ladung festgestellt wird, dann weiß man, dass an dieser Stelle eine bestimmte Feldstärke herrscht, nämlich E=F/Q. Woher diese Feldstärke "stammt", ist eine ganz andere Frage. Bei der Klärung dieser Frage wird man um den "Quatsch" mit der Verschiebungsdichte nicht herumkommen.

Eisbaer111222333 hat Folgendes geschrieben:
Ich hab mir immer gedacht, dass man mit Q bezw. Q2 multipliziert, weil die elektrische Feldstärke der zweiten Ladung an genau dem Ort der zweiten Ladung, so groß ist wie die Ladungsgröße dieser zweiten Ladung, also [E2=Q2]


Was ist denn das für ein Humbug? Feldstärke ist doch nicht dasselbe wie Ladung.
Eisbaer111222333
Gast





Beitrag Eisbaer111222333 Verfasst am: 16. Jan 2017 18:21    Titel: Antworten mit Zitat

GvC hat Folgendes geschrieben:
Eisbaer111222333 hat Folgendes geschrieben:
ich möchte wissen, warum bei der Formel für die Coulombkraft [F=E*Q] mit der Ladungsgröße der zweiten Ladung multipliziert wird.


Weil das der Definition entspricht: Die elektrische Feldstärke ist definiert als die Kraft auf eine Ladung dividiert durch diese Ladung.

Wenn also eine Kraftwirkung auf eine Ladung festgestellt wird, dann weiß man, dass an dieser Stelle eine bestimmte Feldstärke herrscht, nämlich E=F/Q. Woher diese Feldstärke "stammt", ist eine ganz andere Frage. Bei der Klärung dieser Frage wird man um den "Quatsch" mit der Verschiebungsdichte nicht herumkommen.

Eisbaer111222333 hat Folgendes geschrieben:
Ich hab mir immer gedacht, dass man mit Q bezw. Q2 multipliziert, weil die elektrische Feldstärke der zweiten Ladung an genau dem Ort der zweiten Ladung, so groß ist wie die Ladungsgröße dieser zweiten Ladung, also [E2=Q2]


Was ist denn das für ein Humbug? Feldstärke ist doch nicht dasselbe wie Ladung.


Ich frag mich jetzt, was dann davon richtig ist

a) Bei der Coulombkraft dient die elektrische Feldstärke nur als eine Variable und ist nur ein veranschaulichendes Modell, also eine Art Modell-Größe, um die Coulombkraft näher zu beschreiben

oder

b) Die Coulombkraft basiert auf der elektrischen Feldstärke bezw. dem elektrischen Feld, d.h. die Kraft kommt nur aufgrund der elektrischen Feldstärke bezw. durch die elektrischen Felder von Ladungen zustande. Damit verändert jedes elektrische Feld (also aller Ladungen, nicht nur Q1) die Coulombkraft. (Bei zwei Magneten z.B. ist die Kraft auch eine kombinierte Kraft aus beiden Magneten bezw. deren Magnetfeldern und nicht nur die Kraft eines Magneten.)


Also ich würde jetzt aufgrund deiner Aussagen auf a) tippen, davor hätte ich aber ganz klar b) genommen.
Aber was ist nun ganz sicher richtig?
Ich lese mir auch gerne zusätzliche Informationen dazu durch, sofern mich hier jemand intensiver belehren möchte smile


Vielen Dank im Voraus
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 13747

Beitrag GvC Verfasst am: 16. Jan 2017 18:51    Titel: Antworten mit Zitat

Eisbaer111222333 hat Folgendes geschrieben:
Also ich würde jetzt aufgrund deiner Aussagen auf a) tippen, davor hätte ich aber ganz klar b) genommen.
Aber was ist nun ganz sicher richtig?


Natürlich ist Aussage b) richtig. Den Hinweis auf magnetische Kräfte würde ich mir an dieser Stelle allerdings verkneifen. Aussage a) ist Quatsch, oder ich verstehe nicht, was Du damit meinst.
NotLoggedOn
Gast





Beitrag NotLoggedOn Verfasst am: 16. Jan 2017 21:07    Titel: Antworten mit Zitat

Die elektrische Feldstärke ist ganz klar fundamentaler als die Coulomb-Kraft. In der Elektrostatik sind es zwei äquivalente Naturbeschreibungen, in der Elektrodynamik jedoch nicht. Die Kraft, die auf ein geladenes Teilchen wirkt, ist eine kombinierte Kraft aus elektrischem und magnetischem Feld, abhängig von der Teilchengeschwindigkeit. Elektrisches und magnetisches Feld beeinflussen sich im Allgemeinen aber gegenseitig.
Eisbaer111222333
Gast





Beitrag Eisbaer111222333 Verfasst am: 16. Jan 2017 21:20    Titel: Antworten mit Zitat

GvC hat Folgendes geschrieben:
Eisbaer111222333 hat Folgendes geschrieben:
Also ich würde jetzt aufgrund deiner Aussagen auf a) tippen, davor hätte ich aber ganz klar b) genommen.
Aber was ist nun ganz sicher richtig?


Natürlich ist Aussage b) richtig. Den Hinweis auf magnetische Kräfte würde ich mir an dieser Stelle allerdings verkneifen. Aussage a) ist Quatsch, oder ich verstehe nicht, was Du damit meinst.


Dann stimmen deine Aussagen nicht. Denn die elektrische Feldstärke ist definiert als:

[E= Erzeugende Ladung * geometrische Abnahme des Feldes, hier kugelsymmetrische Abnahme * materialspezifische Abnahme]

In Fomelschreibweise und in derselben Reihenfolge (Klammern habe ich nur zur Übersicht der Blöcke gemacht):

[E= Q1*(1/4*Pi*r^2)*(1/epsilon)]
(epsilon ist hier die Kombination aus der Permittiviät des Feldes im Vakuum multipliziert je nach Ausgangslage halt noch mit einer spezifischen Permittivität eines Stoffes, z.B. Luft)

Jedenfalls müsste bei deiner Auswahl von b) gelten, dass nicht nur [E1= Q1*(1/4*Pi*r^2)*(1/epsilon)] mit Q1 in die Coulombsche Kraft einfließt, sondern auch dieselbe Formeln nochmal, nur halt mit Q2, also [E2= Q2*(1/4*Pi*r^2)*(1/epsilon)] ebenfalls in die Formel der Coulombschen Kraft einfließt.

Wie kommt man dann also mit [E1= Q1*(1/4*Pi*r^2)*(1/epsilon)] und [E2= Q2*(1/4*Pi*r^2)*(1/epsilon)] auf die Coulombsche Kraft [F= Q1*Q2*(1/4*Pi*r^2)*(1/epsilon)]

Wenn du sicher bist, dass b) gilt, dann musst du ja mathematisch beweisen können, dass du die beiden Formeln für deren zwei Ladungen, in die einzige Formel für die Coulombsche Kraft überführen kannst.
Diese Herleitung habe ich ja gesucht.
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 13747

Beitrag GvC Verfasst am: 17. Jan 2017 00:56    Titel: Antworten mit Zitat

Eisbaer111222333 hat Folgendes geschrieben:
Wie kommt man dann also mit [E1= Q1*(1/4*Pi*r^2)*(1/epsilon)] und [E2= Q2*(1/4*Pi*r^2)*(1/epsilon)] auf die Coulombsche Kraft [F= Q1*Q2*(1/4*Pi*r^2)*(1/epsilon)]


Du hattest zunächst aber etwas anderes gefragt, nämlich

Eisbaer111222333 hat Folgendes geschrieben:
ich möchte wissen, warum bei der Formel für die Coulombkraft [F=E*Q] mit der Ladungsgröße der zweiten Ladung multipliziert wird.


Und ich hatte Dir geantwortet

GvC hat Folgendes geschrieben:
Weil das der Definition entspricht: Die elektrische Feldstärke ist definiert als die Kraft auf eine Ladung dividiert durch diese Ladung.


Wenn also E=F/Q, dann ist F=Q*E. Du betrachtest offenbar die Kraft auf die Ladung Q2. Die ist demzufolge



Dabei ist E die Feldstärke an der Stelle von Q2. Woher diese Feldstärke stammt, steht auf einem ganz anderen Blatt. Auch dazu hatte ich Dir etwas gesagt, nämlich:

GvC hat Folgendes geschrieben:
Woher diese Feldstärke "stammt", ist eine ganz andere Frage. Bei der Klärung dieser Frage wird man um den "Quatsch" mit der Verschiebungsdichte nicht herumkommen.


In Deinem Fall stammt die Feldstärke offenbar von einer anderen Ladung, die Du Q1 nennst. Dieses Szenario hattest Du in Deinem Eröffnungspost allerdings nicht beschrieben. Wenn Du jetzt also zusätzlich wissen willst, wieso die Feldstärke infolge Ladung Q1 am Ort der in einer Entfernung von r befindlichen Ladung Q2 gerade



ist (danach hattest Du, wie gesagt, in Deinem Eröffnungspost nicht gefragt), Dann wirst Du Dich schon auf die

Eisbaer111222333 hat Folgendes geschrieben:
... Herleitung über die Ladungsdichte oder sonstigem Quatsch


einlassen müssen.

Eisbaer111222333 hat Folgendes geschrieben:
Jedenfalls müsste bei deiner Auswahl von b) gelten, dass nicht nur [E1= Q1*(1/4*Pi*r^2)*(1/epsilon)] mit Q1 in die Coulombsche Kraft einfließt, sondern auch dieselbe Formeln nochmal, nur halt mit Q2, also [E2= Q2*(1/4*Pi*r^2)*(1/epsilon)] ebenfalls in die Formel der Coulombschen Kraft einfließt.


Das ist doch Quatsch. Entsprechend der mehrfach genannten Definition der elektrischen Feldstärke als E=F/Q ist in dem von Dir betrachteten Szenario zweier Punktladungen der Betrag der Kraft auf die Ladung Q2



und der Betrag der Kraft auf die Ladung Q1



Wie Du siehst, sind die beiden Kräfte betragsmäßig gleich groß (halt nur einander entgegen gerichtet). Wäre es anders, würde das dem physikalischen Grundprinzip von actio=reactio widersprechen.
Eisbaer111222333
Gast





Beitrag Eisbaer111222333 Verfasst am: 17. Jan 2017 02:53    Titel: Antworten mit Zitat

GvC hat Folgendes geschrieben:
Eisbaer111222333 hat Folgendes geschrieben:
ich möchte wissen, warum bei der Formel für die Coulombkraft [F=E*Q] mit der Ladungsgröße der zweiten Ladung multipliziert wird.



Ok, ich gebe zu, da war ich ein bisschen Schreibfaul. Ich hätte das präzisieren sollen.


GvC hat Folgendes geschrieben:
Wenn Du jetzt also zusätzlich wissen willst, wieso die Feldstärke infolge Ladung Q1 am Ort der in einer Entfernung von r befindlichen Ladung Q2 gerade



ist


Nein, das interessiert mich überhaupt nicht. Denn dann würde ich mich für E1 interessieren. Ich hatte aber in meinem Anfangspost gesagt, dass es mir nur um Q bezw. Q2 geht. E1 juckt mich überhaupt nicht.


Hmm...ich glaub wir reden ein wenig an einander vorbei.

Zunächst mal, die Kraft auf die Ladung Q2 ist doch die Coulombkraft, oder nicht?

Dann noch mal:
Ich will verstehen, warum bei [F=E1*Q2] , also [F=Q1*(1/4*Pi*r^2)*(1/epsilon) * Q2] , wenn doch die Coulombkraft aus den beiden elektrischen Feldstärken beider Ladungen besteht, wie du mit auswählen von b) aus meinem Beitrag bestätigt hast...warum fließt bei der Kraft auf Q2, was ja die Coulombkraft ist, nur das "Formelstück" [Q2] als Multiplikation in die Formel ein und nicht die gesamte Formel der Feldstärke von Q2.
D.h. wo bleiben die Formelstücke [(1/4*Pi*r^2)*(1/epsilon)] von E2 ?
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 13747

Beitrag GvC Verfasst am: 17. Jan 2017 14:58    Titel: Antworten mit Zitat

Eisbaer111222333 hat Folgendes geschrieben:
Dann noch mal:
Ich will verstehen, warum bei [F=E1*Q2] , also [F=Q1*(1/4*Pi*r^2)*(1/epsilon) * Q2] , ...


Weil die Definition der Feldstärke E=F/Q ist, wie bereits gefühlte 100 Mal gesagt wurde.

Eisbaer111222333 hat Folgendes geschrieben:
... wenn doch die Coulombkraft aus den beiden elektrischen Feldstärken beider Ladungen besteht, wie du mit auswählen von b) aus meinem Beitrag bestätigt hast


Weder Du noch ich haben von beiden Feldstärken, sondern von Feldstärken und Ladungen (ohne bestimmte Anzahl) gesprochen. In Deiner Formulierung b) hast Du geschrieben:

Eisbaer111222333 hat Folgendes geschrieben:
b) Die Coulombkraft basiert auf der elektrischen Feldstärke bezw. dem elektrischen Feld, ...


Richtig, wenn sich E1 ändert, ändert sich aufgrund von F=E1*Q2 auch die Kraft auf Q2.

Eisbaer111222333 hat Folgendes geschrieben:
... d.h. die Kraft kommt nur aufgrund der elektrischen Feldstärke bezw. durch die elektrischen Felder von Ladungen zustande. Damit verändert jedes elektrische Feld (also aller Ladungen, nicht nur Q1) die Coulombkraft.


Alles richtig. Wenn sich E1 ändert (aufgrund einer Änderung von Q1 oder anderer Ladungen, die da möglicherweise noch herumliegen - siehe Beispiel unten), ändert sich die Kraft auf Q2. Und wenn sich Q2 ändert, ändert sich die Kraft ebenfalls (F=E1*Q2). Ein hier immer wieder gerne dikutiertes Beispiel ist dieses

http://www.physikerboard.de/htopic,33499,ladungen++quadrat.html

Um in einer Anordnung von drei Ladungen die Kraft auf eine der drei Ladungen zu bestimmen, wird die Feldstärke infolge der beiden anderen Ladungen an der Stelle der dritten Ladung bestimmt und mit dieser dritten Ladung multipliziert, so wie es die aus der Definition der elektrischen Feldstärke mehrfach formulierte Gesetzmäßigkeit F=E*Q vorschreibt.
Eisbaer111222333
Gast





Beitrag Eisbaer111222333 Verfasst am: 17. Jan 2017 19:44    Titel: Antworten mit Zitat

GvC hat Folgendes geschrieben:
Eisbaer111222333 hat Folgendes geschrieben:
... d.h. die Kraft kommt nur aufgrund der elektrischen Feldstärke bezw. durch die elektrischen Felder von Ladungen zustande. Damit verändert jedes elektrische Feld (also aller Ladungen, nicht nur Q1) die Coulombkraft.



Entweder hast du dies nicht gründlich genug gelesen oder ich hätte es vielleicht noch mehr präzisieren sollen.

Ich hatte ja oben geschrieben:

"Damit verändert jedes elektrische Feld (also ALLER Ladungen, nicht nur Q1) die Coulombkraft."

Schauen wir uns das einfachste Beispiel von zwei positiven Ladungen an und dazu die Aussage "JEDES ELEKTRISCHE FELD ALLER LADUNGEN die Coulombkraft verändern" an.
Bei zwei Ladungen und damit dem einfachsten Beispiel, gibt es das elektrische Feld von Q1, ABER AUCH, und das ist ja wohl eindeutig mit "ALLER LADUNGEN" gesagt, das Feld von Q2.
Da aber nicht das Feld von Q2 in die Coulombkraft, die auf Q2 wirkt, einfließt, sondern nur die Ladungsmenge allein, kann ja b) unmöglich richtig sein, da ja nicht "JEDES ELEKTRISCHE FELD ALLER LADUNGEN" in die Coulombkraft einfließt.

Damit ist b), dass du ausgewählt hattest, unmöglich richtig.
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 13747

Beitrag GvC Verfasst am: 18. Jan 2017 11:54    Titel: Antworten mit Zitat

Ok, bleib Du bei Deiner Meinung, ich bleibe bei meiner. Offenbar habe ich Deine Aussage a) falsch verstanden, was ich ja in meiner ersten Antwort als Möglichkeit bereits offengelassen hatte. Allerdings kann ich Deiner Aussage nichts abgewinnen, dass die elektrische Feldstärke nur eine Modellgröße sei, die die Coulombkraft näher beschreibt. Es ist tatsächlich anders herum: Die Coulombkraft kann als Nachweis für das Vorhandensein eines elektrischen Feldes dienen. Das Feld existiert auch ohne Coulomkraft, die Coulombkraft aber nicht ohne elektrisches Feld. Wie NotLoggedOn bereits angemerkt hat

NotLoggedOn hat Folgendes geschrieben:
Die elektrische Feldstärke ist ganz klar fundamentaler als die Coulomb-Kraft.
Eisbaer111222333
Gast





Beitrag Eisbaer111222333 Verfasst am: 18. Jan 2017 19:45    Titel: Antworten mit Zitat

GvC hat Folgendes geschrieben:
Ok, bleib Du bei Deiner Meinung, ich bleibe bei meiner.


Also zunächst einmal hat keiner behauptet, dass von den beiden Aussagen da oben, a) oder b), überhaupt etwas zwingend stimmen muss. Es kann ja auch irgendeine Aussage c) stimmen, was ich unter anderem ja auch herausfinden wollte.
Wäre nur mal super, wenn du mir deine Meinung, dass b) richtig ist, mit Argumenten beweisen könntest. Denn wie gesagt, müsste bei b) , wenn du das richtig liest, ALLE elektrischen Felder in die Coulombkraft auf Q2 einfließen. Auch das elektrische Feld von Q2....bei der Coulombkraft ist es übrigens ja ach eine ZWINGENDE Voraussetzung, dass es mindestens zwei Ladungen gibt. Bei nur einer Ladung gäbe es keine Coulombkraft. Die Ladung Q1 kann ja nicht eine Coulombkraft auf sich selber wirken.
Es fließt aber nur ein elektrisches Feld in die Formel für die Coulombkraft auf Q2 ein, und zwar das, was von Ladung Q1 erzeugt wird.

So, wenn nun erst einmal deinen Fehler einsiehst oder mir mit Argumenten das Gegenteil beweist und nicht nur "ist meine Meinung", dann können wir zu meinem echten Problem übergehen:
Was macht dann das Q2 in der Formel für die Coulombkraft auf Ladung Q2 [F2=E1*Q2], wenn es doch kein elektrisches Feld repräsentiert und die Coulombkraft ja nur aufgrund von elektrischen Feldern ( oder auch mehreren elektrischen Felder von mehreren Ladungen) erzeugt wird.

Wenn du mir übrigens mit "ist so definiert" kommst, dann wusste ich das auch schon vorher. Sonst würde es ja nicht in der Formel stehen. Das ist so, als würdest du sagen "so habe ich es damals in der Schule gelernt".
Ich will aber wissen, WARUM das so definiert ist bezw. WARUM das Q2 in der Formel ist, wenn es doch alleine nichts über irgendein elektrisches Feld aussagt.

Ich hoffe, du verstehst das jetzt nicht irgendwie als eine Art Angriff auf dich. Ganz im Gegenteil. Ich möchte bloß endlich meine Frage beantwortet haben und da ist es besser, wenn ich Klartext rede. Das ist alles.
Und wenn du es einfach selber nicht weißt, warum das Q2 in der Formel ist, dann gib es einfach zu und dann muss ich einfach hoffen, dass es vielleicht jemand anderes hier weiß.
jh8979
Moderator


Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 7804

Beitrag jh8979 Verfasst am: 18. Jan 2017 19:59    Titel: Antworten mit Zitat

Eisbaer111222333 hat Folgendes geschrieben:

Wenn du mir übrigens mit "ist so definiert" kommst, dann wusste ich das auch schon vorher. Sonst würde es ja nicht in der Formel stehen.

Anscheinend ja nicht, da Du ansonsten nicht fragen würdest. Und insbesondere sowas hier nicht sagen würdest:
Zitat:
Das ist so, als würdest du sagen "so habe ich es damals in der Schule gelernt".

Das ist nämlich eine ganz andere Art von Aussage....

Davon abgesehen finde ich Deinen Ton GvC gegenüber ziemlich dreist. Besonders nachdem er sich eine ziemliche Mühe gemacht hat, Dich zu verstehen und Dir zu antworten und da das Verständnisproblem hier nicht auf seiner Seite liegt.
Eisbaer111222333
Gast





Beitrag Eisbaer111222333 Verfasst am: 19. Jan 2017 01:01    Titel: Antworten mit Zitat

jh8979 hat Folgendes geschrieben:
Eisbaer111222333 hat Folgendes geschrieben:

Wenn du mir übrigens mit "ist so definiert" kommst, dann wusste ich das auch schon vorher. Sonst würde es ja nicht in der Formel stehen.

Anscheinend ja nicht, da Du ansonsten nicht fragen würdest.


Und anscheinend kannst du nicht lesen.
Ich will wissen, WARUM das so definiert wurde....zum gefühlt 1000-mal. Jemand hat sich bestimmt etwas gedacht, als er dies definierte und hat nicht einfach eine Münze geworfen, nach dem Motto: Ich definiere das jetzt einfach mal so...

Und selbstverständlich finde ich es super, dass er sich für mich Zeit nimmt, und an dieser Stelle meinen Dank an dich GvC, aber leider geht er immer auf etwas ein, das nicht meine Frage war.
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 13747

Beitrag GvC Verfasst am: 19. Jan 2017 13:38    Titel: Antworten mit Zitat

Eisbaer111222333 hat Folgendes geschrieben:
Und anscheinend kannst du nicht lesen.


Dein Ton gibt verstärkt Anlass, darüber nachzudenken, ob man mit Dir weiter diskutieren sollte.

Eisbaer111222333 hat Folgendes geschrieben:
Ich will wissen, WARUM das so definiert wurde....zum gefühlt 1000-mal.


Seltsam, ich sehe diese Frage von Dir jetzt zum ersten Mal. Die Antwort kannst Du bei Wikipedia nachlesen und ist besser, als ich sie jemals formulieren könnte. Es geht dabei um den historischen Übergang von dem veralteten Konzept der Fernwirkung zu dem das physikalische Verständnis revolutionierenden Konzept der Nahwirkung in der modernen Physik.

Zitat aus Wikipdia.
Zitat:
Nahwirkung und Fernwirkung bezeichnen zwei miteinander konkurrierende historische Konzepte der klassischen Physik in der Frage, wie sich Kräfte ausbreiten.

Bei einer Fernwirkung geht man davon aus, dass sich die physikalische Wirkung über beliebige Entfernungen ohne vermittelndes Medium und instantan, also ohne zeitliche Verzögerung, auswirkt. Die klassischen physikalischen Theorien der Mechanik - d. h. die Newtonsche Gravitation, die Elektrostatik und Magnetostatik - haben eine Fernwirkung zur Grundlage. Dies findet seinen Ausdruck beispielhaft in Newtons drittem Gesetz von actio und reactio: Zwei Körper wirken in jedem Augenblick, egal, wie weit sie voneinander entfernt sind und wie sie sich bewegen, mit entgegengesetzt gleichen Kräften aufeinander. Physikalisch kann dabei nicht näher begründet werden, auf welche Weise solche Kräfte übertragen werden, und schon ihre Entstehung wurde seit Aristoteles zu den „okkulten“ Eigenschaften der Körper gezählt.

Das Konzept der Nahwirkung wurde von Galileo Galilei den mittelalterlichen Vorstellungen von den okkulten Eigenschaften entgegen gestellt. René Descartes begründete es philosophisch so, dass ein Körper durch nichts anderes als seine räumliche Ausdehnung schon vollständig definiert sei und eine Wirkung auf einen anderen Körper folglich nur bei Berührung erfolgen könne. Dennoch setzte sich aufgrund der Erfolge der klassischen Mechanik der Gedanke der Fernwirkung im 18. Jahrhundert weitgehend durch. Doch 1838 entdeckte Michael Faraday, dass die elektrostatische Kraft zwischen zwei Körpern von der Art der zwischen ihnen befindlichen Materie abhängt. Weiterentwickelt durch James Clerk Maxwell, führte diese Entdeckung zu einem neuen Bild von der Nahwirkung: Die elektrische Ladung verändert zunächst den umgebenden Raum, und sobald die Veränderung den Ort einer anderen Ladung erreicht, erfährt diese Ladung die elektrostatische Kraft. Dadurch ergibt sich auch eine endliche Ausbreitungsgeschwindigkeit der Wirkung.

Für die Veränderung des Raums führte Faraday später den Begriff des Feldes ein, das für die Kraftübertragung verantwortlich ist. Diese Betrachtungsweise ist auch in der modernen Physik gültig.


Wenn Du Deine Aussage a) so verstanden haben wolltest, dann ist sie natürlich richtig. Allerdings hättest Du sie dann eindeutiger formulieren sollen. Denn die Feldstärke dient nicht dazu, wie Du in Aussage a) formuliert hast, die Coulombkraft näher zu beschreiben, sondern - im Gegenteil - die Coulombkraft dient dazu, ihre Ursache, das elektrische Feld im Sinne der Nahwirkungstheorie näher zu beschreiben.

So verstanden, wären dann Deine beiden Aussagen a) und b) - mit gewissen Abstrichen - richtig.

Wesentlich ist doch, die Kausalität zu erkennen: Eine Ladung Q1 (oder auch mehrere Ladungen) versetzt (versetzen) den sie umgebenden Raum in einen bestimmten Zustand, der sich von dem Zustand ohne Ladung unterscheidet. Für diesen neuen Zustand hat man den Begriff des Feldes geprägt (Faraday). Das Feld ist nun diejenige Größe, die im Sinne der Nahwirkungstheorie eine Kraft auf eine andere Ladung (die Du Q2 genannt hast) bewirkt. Dass eine Ladung (hier Q2) keine Kraft auf sich selber ausüben kann und deshalb ihre Feldstärke auch nicht auf sich selber wirken kann, hast Du ja bereits selber bemerkt. (Im Übrigen wäre die Feldstärke einer Ladung am Ort dieser Ladung auch unendlich groß, was mit dem "Quatsch" der Ladungsdichte auch nachweisbar ist.)

Ich hoffe, dass Dir die Zusammenhänge jetzt etwas klarer geworden sind, so dass wir uns nicht mehr mit Wortklaubereien schlecht formulierter Aussagen beschäftigen müssen.
ML



Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 1883

Beitrag ML Verfasst am: 19. Jan 2017 18:00    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo,

Eisbaer111222333 hat Folgendes geschrieben:

Ich will verstehen, warum bei [F=E1*Q2] , also [F=Q1*(1/4*Pi*r^2)*(1/epsilon) * Q2] , wenn doch die Coulombkraft aus den beiden elektrischen Feldstärken beider Ladungen besteht, wie du mit auswählen von b) aus meinem Beitrag bestätigt hast...warum fließt bei der Kraft auf Q2, was ja die Coulombkraft ist, nur das "Formelstück" [Q2] als Multiplikation in die Formel ein und nicht die gesamte Formel der Feldstärke von Q2.
D.h. wo bleiben die Formelstücke [(1/4*Pi*r^2)*(1/epsilon)] von E2 ?


wenn ich Dein Problem richtig verstanden habe, hilft Dir folgende Antwort zum Verständnis:

Aus Symmetriegründen ist die Feldstärke, welche die Punktladung Q2 am Ort der Ladung Q2 verursacht, gleich null. Das von Q2 stammende E-Feld übt also keine (resultierende) Kraft auf die Ladung Q2 aus.

Man könnte auch sagen. Baron Münchhausen hat gelogen.
(vgl. "Münchhausen zieht sich samt Pferd am eigenen Schopf aus dem Sumpf.", siehe https://de.wikipedia.org/wiki/Hieronymus_Carl_Friedrich_von_M%C3%BCnchhausen)


Viele Grüße
Michael
Eisbaer111222333
Gast





Beitrag Eisbaer111222333 Verfasst am: 25. Jan 2017 01:19    Titel: Antworten mit Zitat

GvC hat Folgendes geschrieben:
Dass eine Ladung (hier Q2) keine Kraft auf sich selber ausüben kann und deshalb ihre Feldstärke auch nicht auf sich selber wirken kann, hast Du ja bereits selber bemerkt.



Kollege.....was stellt Q2 in der Formel der Coulombkraft dar?!!

Wenn es kein elektrisches Feld darstellt, was dann?!!

Die Coulombkraft kann aber doch nur aus elektrischen Feldern bestehen, also was ist dann Q2 in der Formel, wenn es kein elektrisches Feld repräsentiert?


Ich habe bisher immer noch keine Antwort darauf. Ich zweifel langsam an deiner Intelligenz.
Eisbaer111222333
Gast





Beitrag Eisbaer111222333 Verfasst am: 25. Jan 2017 01:30    Titel: Antworten mit Zitat

ML hat Folgendes geschrieben:
Hallo,

Aus Symmetriegründen ist die Feldstärke, welche die Punktladung Q2 am Ort der Ladung Q2 verursacht, gleich null. Das von Q2 stammende E-Feld übt also keine (resultierende) Kraft auf die Ladung Q2 aus.



Nein wirklich? Ist ja nicht so, als ob ich das in meinen vorherigen Beitrag selbst gesagt hätte....
Aber danke für das nachplappern meines eigenen Wissens. Bist damit übrigens nicht der Erste. Hast dir das wohl von GvC abgeschaut.

Und ich merk schon, viele hier können noch nicht einmal richtig lesen...
ML



Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 1883

Beitrag ML Verfasst am: 25. Jan 2017 06:53    Titel: Antworten mit Zitat

Eisbaer111222333 hat Folgendes geschrieben:

zu GVC: Ich habe bisher immer noch keine Antwort darauf. Ich zweifel langsam an deiner Intelligenz.
zu mir: Und ich merk schon, viele hier können noch nicht einmal richtig lesen...


Ich denke, der Thread kann geschlossen werden.
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 13747

Beitrag GvC Verfasst am: 25. Jan 2017 12:30    Titel: Antworten mit Zitat

Eisbaer111222333 hat Folgendes geschrieben:
Die Coulombkraft kann aber doch nur aus elektrischen Feldern bestehen, ....


Nein!!! Kraft ist nicht dasselbe wie elektrische Feldstärke. Das sind zwei Größen unterschiedlicher Dimension.
Eisbaer111222333
Gast





Beitrag Eisbaer111222333 Verfasst am: 28. Jan 2017 04:51    Titel: Antworten mit Zitat

GvC hat Folgendes geschrieben:
Eisbaer111222333 hat Folgendes geschrieben:
Die Coulombkraft kann aber doch nur aus elektrischen Feldern bestehen, ....


Nein!!! Kraft ist nicht dasselbe wie elektrische Feldstärke. Das sind zwei Größen unterschiedlicher Dimension.


Gut und richtig, ABER noch einmal.
WAS WAR MEINE FRAGE?!

Es geht immer noch wie seit einer Ewigkeit um Q2 und dessen (physikalische) Rolle in der Formel. Wie trägt es physikalisch zur Coulombkraft bei, wenn es doch kein elektrisches Feld erzeugt.....was macht es dann als nur Q2 in der Formel? Welche physikalische Wirkung erzeugt es?
Eisbaer111222333
Gast





Beitrag Eisbaer111222333 Verfasst am: 28. Jan 2017 04:54    Titel: Antworten mit Zitat

Eisbaer111222333 hat Folgendes geschrieben:
wenn es doch kein elektrisches Feld erzeugt


Also ich meine damit natürlich, dass das eigene elektrische Feld von Q2 nicht selbst auf Q2 wirkt und es zudem auch nicht in der Formel vorkommt, da ja nicht [E2=Q2] ist.
ML



Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 1883

Beitrag ML Verfasst am: 28. Jan 2017 10:35    Titel: Antworten mit Zitat

Eisbaer111222333 hat Folgendes geschrieben:
Es geht immer noch wie seit einer Ewigkeit um Q2 und dessen (physikalische) Rolle in der Formel. Wie trägt es physikalisch zur Coulombkraft bei, wenn es doch kein elektrisches Feld erzeugt.....was macht es dann als nur Q2 in der Formel? Welche physikalische Wirkung erzeugt es?


Q2 ist entsprechend letztlich "Empfänger" der Kraft und nimmt den zugehörigen Impuls aus dem Feld auf.

Deine Frage hat mehrere Aspekte:
- Sie kann bedeuten: "Weshalb ist F proportional zu E?". Die Antwort lautet "Weil E gerade so definiert wurde".
- Sie kann bedeuten: "Weshalb wurde E so definiert?". Die Antwort lautet: "Weil es angesichts der experimentellen Befunde zweckmäßig zur Beschreibung der Natur ist".
- Die Frage kann aber auch thematisieren, weshalb nicht beispielsweise ein weiterer Proportionalitätsfaktor in der Gleichung steht. Hier wäre eine mögliche Antwort: "Weil wir hier das SI-Einheitensystem verwenden und kein anderes".


Zitat:

Und ich merk schon, viele hier können noch nicht einmal richtig lesen...


Zitat:

So, wenn nun erst einmal deinen Fehler einsiehst oder mir mit Argumenten das Gegenteil beweist und nicht nur "ist meine Meinung", dann können wir zu meinem echten Problem übergehen:


Vielleicht besteht das Leseproblem ja darin, dass Du Deine Frage nicht ordentlich formulierst. Wenn ich den Betreff einmal wiedergeben darf, so willst Du etwas über die "Herleitung von Q bezw. Q2 aus F=E*Q" erfahren.

Wie stellst Du Dir eine "Herleitung von Q bzw. Q2" denn vor? Ich vermute ja, Du meinst "Herleitung" im Sinne einer mathematischen Herleitung. Das geht allerdings nicht. Man kann Q2 im mathematischen Sinne berechnen. Aber "herleiten" kann man nur Aussagen. Q2 ist aber keine Aussage.

Ansonsten kann man Ladung natürlich auch mit einem Stromkabel "herleiten". Da ist die Gleichung F=E*Q sehr hilfreich. Man leitet Ladung her, indem man im Stromkabel ein E-Feld erzeugt. Dann wird Q hergeleitet. Das wäre also formal die beste Antwort auf Deine perfekt gestellte Frage Big Laugh


Viele Grüße
Michael


Zuletzt bearbeitet von ML am 28. Jan 2017 11:20, insgesamt einmal bearbeitet
ML



Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 1883

Beitrag ML Verfasst am: 28. Jan 2017 11:16    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo,

GvC hat Folgendes geschrieben:
Im Übrigen wäre die Feldstärke einer Ladung am Ort dieser Ladung auch unendlich groß, was mit dem "Quatsch" der Ladungsdichte auch nachweisbar ist.

Ich argumentiere immer, dass der resultierende Kraftvektor sich zwar aus (unendlich) großen Anteilen zusammensetzt, aber aus Symmetriegründen null ist.

Das ist aber wohl auch nur halbgar, da wir bei Punktladungen an die Grenzen des Gültigkeitsbereiches der Maxwellgleichungen kommen.


Viele Grüße
Michael
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