Elementare Ursache von Kräften auf Objekte

Rudi Knoth schrieb:

Aber wie gesagt, kommt mir die Idee von Purcell zwar theoretisch richtig vor aber man braucht diesen Ansatz nicht für das bekannte Experiment mit den beiden Leitern.

Das sehe ich aber anders. Wenn es stimmt, was dieser Purcell-Kritiker D'Abramo in der seiner Einleitung schreibt, dann ist Purcells Betrachtung genau die, die Josef Gaßner anhand seines Tafelbilds erklärt: Eine einzelne Probeladung ist parallel zum Leiter bewegt. So ist die Szene, und es gilt stimmig zu verstehen was Sache ist.
Zitat D'Abramo: "Abstract. In the 1960s, E.M. Purcell proposed a basic explanation of the magnetic force experienced by a test charge moving parallel to a stationary current-carrying wire."

Es ist doch offenbar die gundlegendere Betrachtung. Wenn es damit schon Probleme gibt, die man ohne Längenkontraktion nicht lösen kann, dann braucht man mit dem komplizierteren Szenario mit 2 Leitern gar nicht erst anzufangen.
Das meinte ich mit meinem Gleichnis oben: Wenn Fichtenholz einen geringen Brennwert hat, dann klärt es sich doch nicht, indem man einfach die doppelte Menge in den Ofen gibt. Damit hat man zwar ein Heizproblem gelöst, aber nicht den geringen Brennwert erklärt^^.

Auch die von wolfgang24-1 gefundene Untersuchung zum sog. Faraday-Paradoxon krankt anscheinend am gleichen Syndrom. Der Aufbau ist  viel zu komplex. Wenn ich sehe, was die Experimentatoren alles an Elektronik dem Magnetfeld aussetzen, dann wundert es mich, dass sie überhaupt halbwegs brauchbare Messdaten bekommen:

Was da möglicherweise alles an Spannungen und Strömen induziert wird durch vom magn. Fluss durchflutete Leiterschleifen, kann doch kein Mensch überblicken^^.

Wenn ich Experimentalphysiker wäre würde ich versuchen so etwas zu bauen:

Ein dünnes Metallrohr (Leiter) ist radial zur runden Magnetscheibe horizontal an Isolatoren fixiert.
Am äußeren Ende des Leiters steckt eine Metallkappe, und im Inneren befindet sich ein Mechanismus (galvanisch vom Leiter isoliert), der die Kappe nach gewisser Zeit absprengt (Feder oder so). Die Magnetscheibe rotiert eine Weile vor dem Leiter, dann wird die Kappe abgesprengt und von einem Elektroskop aufgefangen. Das Elektroskop zeigt direkt an, ob die Kappe elektrisch geladen oder neutral ist.
Falls das "bewegte Magnetfeld" im Leiter eine Spannung induziert hat, müsste die Kappe elektrisch geladen sein, sonst nicht.
Man kann die Anordnung mit dem radialen Metallrohr dann auch rotieren lassen um zu sehen, ob die Ladung der Kappe anders ausfällt.

Vorteil: Keine komplizierte Leitungsführung, die das Ergebnis verfälschen könnte. Nur ein Leiterstück im statischen Magnetfeld, bewegt oder unbewegt. Das ist alles. 

Es ist doch offenbar die gundlegendere Betrachtung. Wenn es damit schon Probleme gibt, die man ohne Längenkontraktion nicht lösen kann, dann braucht man mit dem komplizierteren Szenario mit 2 Leitern gar nicht erst anzufangen.
 

Der "komplizierte Fall hat den Vorteil, daß er symmetrisch ist und damit anstelle der Elektronen im Leiter die Atomrümpfe angezogen werden. Gemessen wird ja im realen Experiment die Kraft auf den ganzen Leiter. Wie im Falle des p-Leiters feststellbar ist, sollten nach dem Ansatz von Purcell die "Löcher" im Ruhesystem der anderen Leiterelektronen auch eine Anziehung erfahren, weil sie in diesem Ruhesystem sich ebenfalls bewegen. In der Elektrodynamik wird aber nur von einen Strom gesprochen wobei des unerheblich ist, ob positive oder negative Ladungsträger für den Strom verantwortlich sind. Sogar mit einer Kochsalzlösung sollte ein entsprechender Effekt zeigen. Und in diesem Fall hat man positive Natrium- und negative Chlor-Ionen, die für den Stromtransport verantwortlich sind.

Gruß
Rudi Knoth  

Rudi Knoth schrieb:

Es ist doch offenbar die gundlegendere Betrachtung. Wenn es damit schon Probleme gibt, die man ohne Längenkontraktion nicht lösen kann, dann braucht man mit dem komplizierteren Szenario mit 2 Leitern gar nicht erst anzufangen.
 

Der "komplizierte Fall hat den Vorteil, daß er symmetrisch ist und damit anstelle der Elektronen im Leiter die Atomrümpfe angezogen werden. Gemessen wird ja im realen Experiment die Kraft auf den ganzen Leiter. Wie im Falle des p-Leiters feststellbar ist, sollten nach dem Ansatz von Purcell die "Löcher" im Ruhesystem der anderen Leiterelektronen auch eine Anziehung erfahren, weil sie in diesem Ruhesystem sich ebenfalls bewegen. In der Elektrodynamik wird aber nur von einen Strom gesprochen wobei des unerheblich ist, ob positive oder negative Ladungsträger für den Strom verantwortlich sind. Sogar mit einer Kochsalzlösung sollte ein entsprechender Effekt zeigen. Und in diesem Fall hat man positive Natrium- und negative Chlor-Ionen, die für den Stromtransport verantwortlich sind.

Ich verstehe nicht ganz  worauf du hinaus willst. Zwei parallele Löcherleiter sollten sich ebenfalls anziehen, ja. Aber warum "nach dem Ansatz von Purcell"? Du meintest doch, den braucht man gar nicht^^. Wobei ich auch nicht verstehe, warum man den nicht brauchen sollte.

Eclipse4 schrieb:

Rudi Knoth schrieb:

Es ist doch offenbar die gundlegendere Betrachtung. Wenn es damit schon Probleme gibt, die man ohne Längenkontraktion nicht lösen kann, dann braucht man mit dem komplizierteren Szenario mit 2 Leitern gar nicht erst anzufangen.
 

Der "komplizierte Fall hat den Vorteil, daß er symmetrisch ist und damit anstelle der Elektronen im Leiter die Atomrümpfe angezogen werden. Gemessen wird ja im realen Experiment die Kraft auf den ganzen Leiter. Wie im Falle des p-Leiters feststellbar ist, sollten nach dem Ansatz von Purcell die "Löcher" im Ruhesystem der anderen Leiterelektronen auch eine Anziehung erfahren, weil sie in diesem Ruhesystem sich ebenfalls bewegen. In der Elektrodynamik wird aber nur von einen Strom gesprochen wobei des unerheblich ist, ob positive oder negative Ladungsträger für den Strom verantwortlich sind. Sogar mit einer Kochsalzlösung sollte ein entsprechender Effekt zeigen. Und in diesem Fall hat man positive Natrium- und negative Chlor-Ionen, die für den Stromtransport verantwortlich sind.

Ich verstehe nicht ganz  worauf du hinaus willst. Zwei parallele Löcherleiter sollten sich ebenfalls anziehen, ja. Aber warum "nach dem Ansatz von Purcell"? Du meintest doch, den braucht man gar nicht^^. Wobei ich auch nicht verstehe, warum man den nicht brauchen sollte.
 

Also mit der Löcherleitung meinte ich nicht zwei parallele Leitungen sondern eine n-Leitung und dazu parallel eine p-Leitung mit derselben Stromrichtung. Dann ergibt die Betrachtung nach Purcell im Ruhesystem der Elektronen im n-Leiter doch eine Anziehung. Makroskopisch sollte es aber keinen Unterschied geben. Daher meine Bedenken , daß dieses Gedankenexperiment realistisch ist.

Gruß
Rudi Knoth 

Nochmal zu dem Thema des Szenarios von Purcell. Ich betrachte dieses Thema aus der Sicht der elektromagnetischen Felder in Ruhesystem des Leiters und der entlang diesen bewegten Probeladung. Außerhalb des Leiters ist das elektrische Feld im Ruhesystem des Leiters Null. Aber das Magnetfeld ist nicht Null. Transformiert in das Ruhesystem der Probeladung enthält dieses transformierte Magnetfeld neben einem magnetischen Anteil auch ein elektrisches Feld, das in Richtung des Leiters zeigt, wenn die (positive) Probeladung in der technischen Stromrichtung (von Plus nach Minus) bewegt. Bei negativer Probeladung entsprechend entgegengesetzt der Stromrichtung. 

Gruß
Rudi Knoth 

Rudi Knoth schrieb:

Also mit der Löcherleitung meinte ich nicht zwei parallele Leitungen sondern eine n-Leitung und dazu parallel eine p-Leitung mit derselben Stromrichtung.

?? Das sind doch zwei parallele Leitungen (aus Halbleitermaterial). In der n-Leitung fließen Elektronen und in der parallelen p-Leitung fließen Löcher mit derselben Geschwindigkeit in dieselbe Richtung, oder nicht? Bitte um widerspruchsfreie Darstellung der Situation, sonst kann man keine vernünftigen Schlüsse ziehen.

Rudi Knoth schrieb:

Dann ergibt die Betrachtung nach Purcell im Ruhesystem der Elektronen im n-Leiter doch eine Anziehung.

Es ergibt klassisch eine Anziehung, wenn sich negative und positive Ladungen im gemeinsamen Ruhesystem gegenüber stehen.

Purcells Arbeit habe ich nicht gelesen, vermute aber, dass er mit höherer Ladungsdichte im jeweils anderen Leiter argumentiert (Längenkontraktion). Wie es dann aussieht, kann man erst man sehen wenn klar ist, wovon wir reden.

?? Das sind doch zwei parallele Leitungen (aus Halbleitermaterial). In der n-Leitung fließen Elektronen und in der parallelen p-Leitung fließen Löcher mit derselben Geschwindigkeit in dieselbe Richtung, oder nicht? Bitte um widerspruchsfreie Darstellung der Situation, sonst kann man keine vernünftigen Schlüsse ziehen. Es ergibt klassisch eine Anziehung, wenn sich negative und positive Ladungen im gemeinsamen Ruhesystem gegenüber stehen.
 

Da n-leitende Materialien negativ geladene Elektronen als bewegliche Ladungsträger haben und p-leitende Materialien positiv geladene "Löcher" haben, bewegen sie sich bei gleicher Stromrichtung in entgegengesetzter Richtung. Und damit werden die Löcher vom Magnefeld in Richtung Leiter abgelenkt. Und damit haben Elektronen und Löcher nicht das gleiche Ruhesystem.

Purcells Arbeit habe ich nicht gelesen, vermute aber, dass er mit höherer Ladungsdichte im jeweils anderen Leiter argumentiert (Längenkontraktion). Wie es dann aussieht, kann man erst man sehen wenn klar ist, wovon wir reden.

Ich kannte dessen Namen auch erst von der KI. Es soll sich wohl um ein Lehrbuch für die Elektrodynamik handeln. Die in dem Artikel von D' Abramo genannte Argumentation geht so:

Im Ruhesystem des Leiters ist die Ladungsdichte der Elektronen und Atomrümpfe gleich. Im Ruhesystem der Elektronen ist die Dichte der Atomrümpfe um den Faktor Gamma größer und die der Elektronen um denselben Faktor kleiner. Daher wird die im Ruhesystem der Elektronen ruhende negative Ladung nur durch die elektrostatische Anziehung angezogen.

Gruß
Rudi Knoth