Frage von Energiekugel, 50

Fließen Elektronen in vertikaler Richtung gegen die Schwerkraft langsamer?

Nehmen wir an es gäbe ein 1000 Meter langes Kabel das vertikal aufgestellt wurde. Durch diesen Kabel fließt ein elektrischer Strom. Die Elektronen fließen von unten nach oben, von dort über ein zweites Kabel wieder nach unten, ein geschlossener Stromkreis.

Elektronen besitzen eine Masse und sind deswegen von der Gravitation betroffen. Macht sich in so einem Beispiel die Gravitation bemerkbar? Die Elektronen die nach oben fließen müssten ein wenig langsamer fließen und wenn es wieder nach unten geht fließen sie ein wenig schneller. Ist das so?

Antwort
von ThomasJNewton, 20

So ganz grob ist der Unterschied sehr groß.
So Eins zu Zehn-hoch-Vierzig.
Zwischen den Kräften!

Also wenn du Strickerin bist, musst du 10.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 mal eine Masche stricken, um auf eine Kabelsocke zu kommen. Oder so. Bei all den Nullen verliert man schon mal die Fassung, oder wonach war gefragt?

Antwort
von gilgamesch4711, 20

 Streng genommen lässt die ART genau das zu. Die E-Dynamik wird durch die Maxwellgleichungen beschrieben und das ===> Viererpotenzial. Im Himtergrund hast du immer die Metrik, die das Schwerefeld beschreibt. Ich hab da als Student nur mal einen Schnupperkurs genommen: demnach passt sich die Geometrie der Maxwellgleichungen hervor ragend in die ART ein.

   Ergebnisse gerechnet habe ich nie ( Ich hatte auch andere Sachen zu tun. )

   aber mach das doch mal; ein Gleichstrom in der Metrik, die Einstein für ein schwaches Schwerefeld vorsieht.

   Normal wird die Arbeit de Stromquelle ja in Joulesche Wärme verwandelt; hier müsste zusätzlich ein Term kommen mit potenzieller Energie ( Wegen E = m c ² werden die Elektronen ja schwerer, wenn sie nach Oben fließen. )

   Sehr schöne Aufgabe; forsch doch mal nach, welcher von euren Physiklehrern der ART mächtig ist und in der Lage, der Klasse die Ergebnisse vorzutragen.

   Dass sie langsamer fließen, bezweifle ich. Denn dann würde sich eine negative Raumladung stauen; und wegen der Abstoßung gleichnamiger Ladungen löst die sich wieder auf ( Stauen tut sich immer nur was in einer ===> Kapazität ===> Kondensator )

    Bei der Jouleschen Wärme staut sich ja auch nichts; das Schwerefeld dürfte wirken wie ein Verbraucher; ein zusätzlicher ===> Wirkwiderstand, an dem eine Zusatzsdpannung abfällt.

Antwort
von Wechselfreund, 20

Gravitation ist vernachlässigbar. In deinem Beispiel würde sie sich sowieso aufheben (wie bei einer Flüssigkeit im geschlossenen Kreislauf)

Antwort
von Tastenheld, 33

beim Elektronentransport werden nicht elektronen selbst bewegt, diese stoßen sich gegenseitig an und geben einen Energieimpuls weiter. und das mit beinahe Lichtgeschwindigkeit. Sonst würde Wechselstrom keine sinn ergeben, den die Elektronen werden ja nur hin und her bewegt. Die übertragene Energie ist das Entscheidende. 

Das E-Werk berechnet ja auch die gelieferte Leistung nicht die Anzahl der Elektronen. ;-)

Die Schwerkraft ist also vernachlässigbar.

Kommentar von Energiekugel ,

Bist du dir sicher dass die Elektronen sich nicht bewegen? In dem Buch "Auch Physiker kochen nur mit Wasser" gibt der Autor an, das die Elektronen in einem Metall "einige Milimeter pro Sekunde" fließen. Das die Energie zwischen den Elektronen viel schneller weiter gegeben wird ist mir bewusst.

Kommentar von Wechselfreund ,

beim Elektronentransport werden nicht elektronen selbst bewegt, Bei Gleichstrom schon.

Kommentar von Tastenheld ,

Auch nicht wirklich, oder hast du schonmal beonbachtet, dass beim Auto das licht erst angeht, wenn die elektronen am scheinwerfer angekommen sind. Nein, oder? Es ist der Impuls der in der Elektronenwolke weitergegeben wird. 

Kommentar von gilgamesch4711 ,

  Für den Elektronentransport gilt die ===> Kontinuitätsgleichung

    j = p v

   Der Energietransport geschieht mittels des Poyntingvektors

    S = E X B

   ( Siehe hierzu die Grafik in Becker-Sauter )

   Wenn also Elektronen bergauf fließen, muss der Poyntingvektor Hubarbeit für die Elektronen in das Schwerefeld pumpen. Du müsstest dich mal schlau machen, an welcher Stelle genau das Schwerefeld in die Maxwellgleichungen eingeht; ich hab da so eine dunkle Erinnerung. Über die Christoffels im Viererpotenzial.

Antwort
von DerDudude, 23

Das macht sich nicht bemerkbar und ist demnach irrelevant, wenn es um normale Schaltkreise geht.

Antwort
von nowka20, 4

elektronen haben mit der gravitation nichts zu tun

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