Wozu braucht man die spezielle Relativitätstheorie für Magnete?
Es ist eine Physikfrage.
Ich weiß bescheid, was das Thema das magnetische Feld macht. Die Formel für das Magnetfeld in einer langen Spule beträgt:
und (vielleicht) für die Relativitätstheorie:
Jedenfalls, hat es eine Verbindung zu "Magnetfeld" zu tun, aber ich habe keine andere Erklärung...
4 Antworten
wer den Akzent lange genug aushält, kann diesem Video folgen, bis er die Lorentzkraft zwischen Leitern als relativistisch beinflusste elektrostatische Anziehung versteht, wofür klassisch sonst das Magnetfeld benutzt wird.
In Bezug auf das Magnetfeld gibt es eine Verbindung zur speziellen Relativitätstheorie, da das Magnetfeld ein Phänomen ist, das durch elektrische Ströme verursacht wird. Die spezielle Relativitätstheorie beschreibt, wie sich elektrische Ströme und elektrische Felder in bewegten Bezugssystemen verhalten. Dies ist wichtig, um das Verhalten von Magnetfeldern in bewegten Systemen genau zu beschreiben und zu verstehen.
Zusammengefasst braucht man die spezielle Relativitätstheorie, um das Verhalten von Magnetfeldern in bewegten Systemen genau zu beschreiben und zu verstehen.
Lass mich es anhand zweier paralleler Leiter erklären, durch die Strom in gleicher Richtung fließt.
- Die Protonen in den Kernen sind relativ zu einander in Ruhe.
- Die fließenden Elektronen sind zu einander in Ruhe.
- Die Elektronen des einen Drahts sind in Bezug zu den Protonen im anderen Draht in Bewegung.
- Die Protonen des einen Drahts sind in Bezug zu den Elektronen im anderen Draht in Bewegung.
Wenn aber Dinge zu einander in Bewegung sind, wirkt die relativistische Längenkontraktion. Nun haben Elektronen in dem Sinne keine Ausdehnung, aber Abstände, und die werden auch kontrahiert. Die Elektronen im anderen Draht sind also dichter und damit mehr pro Strecke. Mehr Elektronen bedeutet aber mehr Anziehung,
Die Elektronen werden von den Protonen stärker angezogen als sich Protonen und Protonen bzw. Elektronen und Elektronen gegenseitig abstoßen. Die beiden Drähte ziehen einander an.
Nun magst du einwenden, dass die Fließgeschwindigkeit von Elektronen in Drähten nur in der Größenordnung Millimeter pro Sekunde liegt, die Längenkontraktion also zu vernachlässigen ist. Dem entgegene ich, dass die Kräfte zwischen elektrischen Ladungen ungeheuer stark sind, die Anziehung zwischen Proton und Elektron etwa 10³⁸ mal so hoch wie die gravitative. Im Alltag haben wir es ja nur mit Gegenständen zu tun, die weitestgehendst elektrisch neutral sind.
Übrigens war es Feynman, der mir das so erklärt hat. Nachdem ich vorher etliche Male nur gelesen hatte, dass der Magnetismus ein logischer Nebeneffekt ist.
Die beiden Formeln haben keine direkte Verbindung und E=mc² ist eine Formel aus der allgemeinen Relativitätstheorie.
Die spezielle Relativitätstheorie hast du am Ende in der Lorentztranformation welche man in der Elektrotechnik bereits relativ früh als sogenannte Lotentzkraft kennen lernt. Diese Formel ist zwar in dem in der Schule gelehrten Fall komplett aber hängt eben sehr stark mit der Lorentztransformation in der SRT zusammen.
Die Lorentzkraft verknüpft in dem Fall Magentismus unweigerlich mit der statische Elektrizität zu einem gemeinsamen Elektromagnetismus.
Das stimmt nicht. Überlegungen zum Impulserhaltungssatz – der in allen Inertialsystemen gelten muss – führen dazu, dass die sogenannte Impulsmasse, der Proportionalitätsfaktor zwischen Impuls und Geschwindigkeit, seinerseits von der Geschwindigkeit bzw. deren Betrag abhängt. Aber wo kommt diese "zusätzliche Masse" her: Die Antwort lautet: Es ist die kinetische Energie.
Energie "wiegt was", und Masse ist im Grunde nichts anderes als gleichsam kondensierte Energie. Genau das bedeutet die Formel.