Frage von mattmattt, 75

Kann Elektrizität auch ohne Magnetismus existieren?

Und ziehen sich ungleich geladen Körper nur aufgrund des Magnetismus an oder kann auch "reihen Elektrizität" sich anziehen bzw. abstoßen? Vielen Dank

Antwort
von ThomasJNewton, 17

Eigentlich ist es umgekehrt.

Die Elektrische Ladung ist das primäre. Sie ist einfach eine Eigenschaft von Teilchen oder auch größeren Gegenständen wie Gewitterwolken.
Daher ist die Elektrischen Anziehung und Abstoßung immer vorhanden, egal ob die Ladungen sich bewegen.
Und daher gibt es Elektrische Monopole, d.h. die Feldlinien haben einen Anfang und ein Ende, eben an der Ladung.

Wenn man sich die Maxwellschen Gleichung ansieht, besteht aber erst mal sowas wie eine Symmetrie zwischen Elektrizität und Magnetismus, bewegte Elekrische Ladungen erzeugen ein Magnetfeld, und Änderungen des Magnetischen Feldes erzeugen wiederum Elektrische Felder.
Zugegeben, so ganz schlau bin ich aus den Gleichungen nie geworden.
Aber immerhin können diese sich immer wieder gegenseitig bedingenden Felder und Änderungen sich verselbstständigen, und sich beliebig weit von jeder Elektrischen Ladung entfernen.
Das nennt man dann eben Elektromagnetische Wellen oder Photonen.

Einige sind sogar wegen dieser scheinbaren Symmetrie der Meinng, dass es auch Magnetische Monopole geben könnte, also einzelne Magnetische Nord- und Südpole.
So schwer wie Mittelklassewagen, und daher selten.
Kleiner Scherz, aber deutlich schwerer als die Elektrischen wie (Anti)Protonen und Elek/positronen. Wikipedia weiß es sicher genauer.

Ich kann das nicht ganz verstehen, denn es wird oft erwähnt, dass der Magnetismus eigentlich nur ein Effekt bewegter Elektrische Ladungen ist, der sich aus der Speziellen Relativitätstheorie automatisch ergibt.
Ich habe im Moment nicht die Ruhe, das zu begründen, aber ich weiß, wer mir die Begründung erklärt hat, obwohl sie im Nachhinein völlig klar ist, wie das Ei des Kolumbus. Richard Feynman natürlich.

Sie ist das, was man heutzutage unter der Speziellen Relativitätstheorie versteht,
also Zeitdehnung und Längenkontraktion,
die Lorentz-Transformation und das Zwillingspadadox,
die "Relativistische Massenzunahme und die berühmte Formel E=mc²,
die ja nur ein Teil von Einsteins denkwürdiger Arbeit von 1905 sind.

Sie hieß Zur Elektrodynamik bewegter Körper, und hat somit die Maxwellschen Gleichungen mit der Struktur von Raum und Zeit verknüpft.
Vieles war natürlich schon vorher bekannt, auch dass die Maxwellschen Gleichungen die Lichtgeschwindigkeit vorhersagen.

Nun ja, wahrscheinlich vertehst du schon lange nur noch "Bahnhof". Einsteins Arbeit irgendwann zu lesen, lohnt sich aber auf jeden Fall
Ich hab das vor langer Zeit mal getan, und meine sogar, sie damals verstanden zu haben, auch die unbekannteren Aspekte, und ohne Physikstudium.
Man verklärt halt die Vergangenheit und die eigenen Fähigkeiten gern.

Vielleicht findet ja jemand die Zeit oder einen guten Link, warum der Magnetismus nichts "eigenes", wie das Jodeldiplom.

Kommentar von mattmattt ,

Vielen Dank vür deine Ausführliche Antwort das hat mir sehr geholfen. Die Relativitätstheorie kenne ich, dar ich über diese letztes Jahr eine GFS geschrieben habe. Ich Stimme die zu das Einsteins Arbeit wirklich Lesens wehrt ist.

Kommentar von ThomasJNewton ,

Dann arbeite erst mal an der Präzision.

Jeder macht Fehler, und jeder andere korrigiert diese automatisch. Ich habe auch etliche Rechtschreibfehler in meiner Antwort, aber die ist auch keine Doktorarbeit.

Fehler zum Prinzip zu erklären, endet in Beliebigkeit.

Antwort
von bartman76, 58

Bewegte Ladungen haben auch immer ein magnetisches Moment, also ich wüsste nicht wie das gehen sollte.

Kommentar von mattmattt ,

Danke
Und ziehen sich ungleich geladen Körper nur aufgrund des Magnetismus an oder kann auch "reihen Elektrizität" sich anziehen bzw. abstoßen? 

Kommentar von prohaska2 ,

reihen Elektrizität

Heißt was ?

Kommentar von mattmattt ,

Meine Frage wurde noch nicht komplett beantwortet. Aber Danke  

Kommentar von bartman76 ,

Ich verstehe "reihen Elektrizität" auch nicht.

Antwort
von lks72, 8

Es gibt nur ein physikalisches System, das elektromagnetische Feld. Elektrisches Feld und magnetisches Feld sind nur verschiedene Erscheinungsformen dieses Feldes, man kann durch einen Wechsel des Bezugssystems das eine in das andere transformieren und umgekehrt. Keines der beiden Felder ist wichtiger als das andere oder ursprünglicher.

Antwort
von gilgamesch4711, 11

  Du musst erst mal unterscheiden lernen zwischen elektrischem E-Feld
und Magnetfeld B . Vereinbarungsgemäß entspringen elektrische
Feldlinien bei Plus und münden bei Minus. gleichnamige Ladungen stoßen
sich ab; ungleichnamige ziehen sich an. Mit Magnetismus hat dies erst
mal gar nichts zu tun.

   Nun entdeckte aber ===> Christian
Oersted im Jahre 1820, dass der elektrische Strom die Kompassnadel
ablenkt. Schau mal unter ===> Rowlandstrom in Wiki und insbesondere
bei ===> Robert-Wichard Pohl / Göttingen ; " Elektrizitätslehre "
Wenn du eine geladene Konduktorkugel im Auto spazieren fährst, sehe ich
ein Magnetfeld ...

   ===> Michael Faraday suchte nach dem
umgekehrten Effekt und wurde dann 1834 fündig. Wenn ein Leiter
magnetische Feldlinien " schneidet " , wird eine elektrische Spannung
induziert.

   Schließlich nahm sich der britische Matematiker
===> James Clerk Maxwell der Angelegenheit an, eines der größten
Genies unter der Sonne. Seine Beiträge umfassen

  1) die Erfindung der Farbfotografie

   2) die ===> kinetische Gasteorie

   3) die korrekte Deutung der Saturnringe und

  
4) nicht zuletzt: seine Elektrogleichungen, die nach heutigem Wissen
alles beherrschen von der subatomaren Dimension bis zu Milliarden
Lichtjahren.

   Maxwell wusste: Um ein Feld eindeutig zu
beschreiben, brauchst du seine " Wirbel " und seine " Quellen " (
Nabla-Operatoren " Rotation " und " Divergenz " , wie das amtlich heißt.
)

   Die Quellen des elektrischen E-Feldes sind die Ladungen; wir hörten schon. Die Feldlinien gehen von Plus nach Minus.

  
Das Magnetfeld B hat keine Quellen; es gibt keine freien Magnetpole.
Die Feldlinien um einen Strom durchflossenen Draht sind ringförmig
geschlossen.

   Wirbel des elektrischen Feldes gibt es; Beispiel Transformator. Sie entstehen auf Grund des Induktionsgesetzes.

  
Und hier nun äußert sich Maxwells Genialität; schau mal in das Skript
von ===> Werner Martiennssen. Über einen Vorwiderstand R lade ich
einen Kondensator C auf.

   Jetzt denke dir den Zuleitungsdraht durch ein Blatt Papier gespießt ( Vorsicht; ich will dich reinlegen. )

  Wenn du das Magnetfeld auf einem Kreis integrierst, bekommst du den Strom, der den Querschnitt des Papierblattes durchsetzt.

  
Und jetzt denke dir das Papier aufgeblasen zu einem Heißluiftballon.
Irgendwann befindet sich die Papierfläche zwischen den
Kondensatorplatten, wo nur noch Vakuum ist und kein Strom - Widerspruch.
Das Integral über das Magnetfeld gibt also gar nicht mehr den Strom . .
.

   Und da erkannte Maxwell, dass seinen Gleichungen noch
ein Term fehlte, den bisher jeder übersehen hatte: der ===>
Verschiebungsstrom. Ferner berechnete er, dass seine Gleichungen
Wellenlösungen zulassen. Dreifingerregel der rechten Hand:

 
Daumen in Richtung des elektrischen E-Feldes; Zeigefinger in Richtung
des magnetischen B-Feldes; dann gibt dir der Mittelfinger ===>
Poyntingvektor den Strahlungsdruck bzw. die ausbreitungsrichtung der
Welle.

   Da wurde Maxwell neugierig und rechnete die
Ausbreitungsgeschwindigkeit dieser Wellen nach; sie lag recht gut bei
der Lichtgeschwindigkeit. Darauf hin stellte er sich auf den Standpunkt,
Licht sei eine elektrische Welle.

   Physik hat sich immer wieder
darum bemüht, " der Erscheinungen Flucht " auf ein heitliche Ursachen
zurück zu führen; den Kosmos zu ===> vereinheitlichen. In der Tat
gelang es maxwell mit seinen Gleichungen, die gesamte Optik vorher zu
sagen: ===> Reflexion, ===> Brechung, ===> Beugung und ===>
Polarisation .

   Noch Fragen?

Kommentar von ThomasJNewton ,

James Clerk Maxwell  ... eines der größten Genies unter der Sonne

Sehe ich ähnlich. Und warte immer noch auf einfache Erkärungen seiner Gleichungen.

Kommentar von gilgamesch4711 ,

  Frankfurt war nicht gut, doch besser als sein Ruf. So geht etwa die " Elektrizitätslehre " von ===> Robert-Wichard Pohl / Göttingen, ein Standardwerk der Experimentalphysik, mit keinem Wort auf diese Gleichungen ein. Dagegen von uns wurde verlangt, dass wir sie im ersten Semester nicht nur AUSWÄNDIG gleich mit den richtigen Konstanten beherrschen, sondern sie auch anschaulich interpretieren können. Als abschreckendes Gegenbeispiel Physiklehrer Simon, den selbst die eigenen Kollegen als " Vollgenie " titulierten. Auf meine einschlägige Frage beschied mich Simon mit der Standard-Antwort

  " Die Maxwellgleichungen ( MG ) beschreiben den Zustand des Raumes . . . "

   Ich darf nochmal darauf verweisen; absolute Suszeptibilität  ( magnetische Feldkonstante )

    µ0  :=  4  Pi  ( E-7  )  V s / A m     (  1a  )

   ( Der Doppelpunkt besagt, das ist eine DEFINITION . )

   Absolute Permeabilität ( elektrische Feldkonstante )

   €0  µ0  c  ²  =  1       (  1b  )

   Die 4 MG sind 4 ===> lineare partielle DGL  in den vektorwertigen Größen E und B . Traditionell werden sie nach zwei unterschiedlichen Gesichtspunkten klassifiziert:

  Zwei ===> homogenen Gleiczhungen stehen zwei inhomogene gegenüber, die also den Einfluss elektrischer Quellen beschreiben. 

   Dann wieder kannst du sagen; ein Feld wird erst durch Quellen ( " Divergenz " ) und Wirbel ( " Rotation " ) eindeutig bestimmt; dies ist die streng matematische Deutung hinter den ( sehr anschaulichen ) Feldlinienbildern. Die homogenen MG .

       div  (  B  )  =  0    (  2a  )

   " Quellen des Magnetfeldes; es gibt keine freien magnetischen Monopole. "

   rot  (  E  )  +  ( dB/dt )  =  0     (  2b  )

   " Wirbel des elektrischen Feldes; zeitlich veränderliche Magnetfelder sind ringförmig umschlossen von elektrischen Feldlinien. "

  Du denkst nämlich immer so naiv, die ===> Potenzialdifferenz längs einer geschlossenen Kurve sei Null - nein. Bei Induktion kannst du ja z.B. die Windungen eines Transformators n-Mal durchlaufen. Mit dem Potenzial ist das bei Maxwell eh eine etwas kompliziertere Sache.

  Das Vorzeichen kommt übrigens durch die ==='> Lenzsche Regel zu Stande; der von dem E-Feld induzierte Kreisstrom wirkt der induzierenden  Ursache entgegen.

  In internationalen einheiten ( V A m s ) ist ( 2b ) übrigens die einzige MG , welche nicht behaftet ist mit Naturkonstanten.

   Die inhomogenen Gleichungen.

      div  (  E  )  =  p / €0     (  3a  )

    " Quellen des elektrischen Feldes sind die Ladungen; vereinbarungsgemäß entspringen Feldlinien bei Plus und münden bei Minus. "

    rot  (  B  )  -  1 / c  ²  ( dE/dt )  =  µ0  j        (  3b  )

   " Wirbel des Magnetfeldes; jeder Strom durchflossene Leiter ist umgeben von ringförmig geschlossenen magnetischen Feldlinien.

  Maxwells ureigene Entdeckung; das Selbe soll gelten für zeitlich veränderliche elektrische Felder ===> Verschiebungsstrom , womit eine gewisse Symmetrie zu der aussage des Induktionsgesetzes hergestellt ist. "

  Noch Fragen?

Antwort
von Kaenguruh, 14

Bewegte elektrische Ladungen erzeugen immer ein Magnetfeld. Es ziehen sich aber auch ruhende gegensätzliche Ladungen an, also Plus und Minus. 

Antwort
von tuedelbuex, 39

Ja, kann Elektrizität.....z.B. bei einer Batterie, bei der der Strom "chemisch erzeugt" wird.....

Kommentar von mattmattt ,

Ja aber in eine Batterie ist kein elektrischer Strom sonder Chemische Verbindungen die bei bedarf elektrischer Strom ablassen. So ist es doch oder?  

Kommentar von prohaska2 ,

Verbindungen die bei bedarf elektrischer Strom ablassen

Hihi. Klingt irgendwie nach Stoffwechselprodukten.

Kommentar von tuedelbuex ,

Richtig! Allerdings habe ich die Frage ohnehin falsch beantwortet.....es ging ja um die Existenz elektrischen Stromes, nicht um die Erzeugung. Die findet in einer Batterie zwar statt, ohne das Magnetismus dafür benötigt wird, aber ein Magnetfeld wird trotzdem entstehen.....mein Fehler!

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