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Auswirkungen elektromagnetischer Wellen auf Ladungen
 
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Phips



Anmeldungsdatum: 26.12.2016
Beiträge: 45

Beitrag Phips Verfasst am: 29. Jun 2017 22:28    Titel: Auswirkungen elektromagnetischer Wellen auf Ladungen Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Ich habe mir eine elektromagnetische Welle vorgestellt, die auf eine Ladung zufliegt. Sie gibt der Ladung keine Energie ab. Wird die Ladung dann durch das elektromagnetische Feld bewegt oder nicht?

Meine Ideen:
Irgendwie ist es Logisch, dass die Ladung nur bewegt wird falls die Welle Energie abgibt, denn wenn sie es nicht tut haben wir Energie erschaffen. Wo ist da der denkfehler? Ich habe leider keine ahnung von elektromagnetischen Wellen und Elektromagnetismus, also nehmt mir diese banale Frage nicht Übel.
ML



Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3384

Beitrag ML Verfasst am: 29. Jun 2017 23:05    Titel: Re: Auswirkungen elektromagnetischer Wellen auf Ladungen Antworten mit Zitat

Hallo,

Phips hat Folgendes geschrieben:

Ich habe mir eine elektromagnetische Welle vorgestellt, die auf eine Ladung zufliegt. Sie gibt der Ladung keine Energie ab. Wird die Ladung dann durch das elektromagnetische Feld bewegt oder nicht?

wenn die Welle zu keinem Zeitpunkt Energie an die Ladung abgibt, wird die Ladung nicht bewegt.


Zitat:

Irgendwie ist es Logisch, dass die Ladung nur bewegt wird falls die Welle Energie abgibt, denn wenn sie es nicht tut haben wir Energie erschaffen. Wo ist da der denkfehler?

Da ist zunächst mal kein Denkfehler drin. Du triffst allerdings Annahmen, die Deinem Erwartungsbild widersprechen und wunderst Dich dann, dass nicht das herauskommt, was Du Dir vorher gedacht hast.

Wenn Du eine Ladung (wie auch immer Du das erreichst) festhältst, so dass sie sich nicht bewegen kann, wird das Feld keine Energie an die Ladung abgeben.

Für den Fall aber, dass die Ladung sich frei bewegen kann, wird die Welle der Ladung normalerweise schon Energie abgeben und sie dadurch bewegen.


Viele Grüße
Michael
Phips



Anmeldungsdatum: 26.12.2016
Beiträge: 45

Beitrag Phips Verfasst am: 01. Jul 2017 09:45    Titel: Antworten mit Zitat

Ja aber wenn die Welle der Ladung Energie abgibt, in dem sinne, dass sie die Ladung durch ihr Elektromagnetisches Feld beeinflusst, verliert die Welle dann an Energie? Wie?
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 17900

Beitrag TomS Verfasst am: 01. Jul 2017 09:55    Titel: Antworten mit Zitat

Diesen Energieverlust kannst du beobachten: wenn du unterschiedlich dicke optische Filter benutzt, wird das hindurchscheinende Licht bei größerer Dicke dunkler, weil die elektromagnetische Welle Energie auf die Ladungsträger im Filtermaterial überträgt.
Phips



Anmeldungsdatum: 26.12.2016
Beiträge: 45

Beitrag Phips Verfasst am: 01. Jul 2017 11:49    Titel: Antworten mit Zitat

Ok. Aber kann dass elektromagnetische Feld von z.B. Licht eine Ladung beeinflussen, ohne selbst Energie abzugeben? Wie schon oder nicht?
TomS
Moderator


Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 17900

Beitrag TomS Verfasst am: 01. Jul 2017 12:03    Titel: Antworten mit Zitat

Ja, kann es (*)

Man kann zunächst den Energie-Impuls-Tensor eines elektromagnetischen Feldes berechnen, das durch eine Ladungs- und Stromdichte erzeugt wird. Der Energie-Impuls-Tensor erfüllt dabei eine lokale Kontinuitätsgleichung, aus der die globale Energieerhaltung für das elektromagnetische Feld alleine folgt. Die Ladungs- und Stromdichte wird als gegeben vorausgesetzt, und ihr wird keine Energie zugeordnet.

Umgekehrt kann man die Bewegung einer Ladung im elektromagnetischen Feld berechnen. Energie und Impuls der Ladung sind dabei i.A. nicht erhalten, weil das elektromagnetische Feld diese mittels der Lorentzkraft ändert. Hier wird nun das elektromagnetische Feld als gegeben vorausgesetzt; Energie und Impuls sind fest.

Will man nun diese beiden Näherungen aufgeben und die Wechselwirkung von Strahlung mit Materie unter Berücksichtigung der Erhaltung von Energie und Impuls für das Gesamtsystem inklusive Austausch von Energie und Impuls zwischen elektromagnetischem Feld und Materie berücksichtigen, dann wird's extrem kompliziert.

Nochmal zurück zur Näherung und zu (*). Im Falle eines reinen homogenen Magnetfeldes ist der Geschwindigkeitsbetrag der Ladung und damit die Energie zunächst konstant. Allerdings strahlen beschleunigte Ladungen - also auch Ladungen auf gekrümmten Bahnen im Magnetfeld mit konstantem Geschwindigkeitsbetrag - elektromagnetische Wellen ab (Synchrotronstrahlung). D.h. wenn man diese Näherung aufgibt, ist auch in diesem Spezialfall die Energie der Ladung nicht erhalten; die Ladung wird abgebremst und überträgt ihre kinetische auf die erzeugte Strahlung.
Phips



Anmeldungsdatum: 26.12.2016
Beiträge: 45

Beitrag Phips Verfasst am: 01. Jul 2017 12:14    Titel: Antworten mit Zitat

Danke für die ausführliche Antwort
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