Elementare Ursache von Kräften auf Objekte

Z. schrieb:

WL01

Ne so wars nicht gemeint, lieber WL01
Wir wollten doch noch Rainers Weltbild (on-shell) und dein Tachyonen Bild von der wohltemperierten KI checken lassen.

GZ.

 

WL01 schrieb:

Wolfgang24-1 schrieb:

Siehst du denn nicht, dass diese Gleichung deine Behauptung direkt widerlegt:
Das Oberflächenintegral über den Poynting Vektor S ergibt tatsächlich die umgesetzte Leistung. Aber das Volumenintegral über Stromdichte mal spezifischem Widerstand liefert direkt diese Leistung mit Beiträgen überall dort, wo Strom fließt. Dabei reguliert nur die spezifische Widerstandsverteilung die Stromdichteverteilung. Ein wie auch immer gearteter Einfluss eines von außen kommenden Energieflusses ist nicht nachweisbar.
Etwas exakter ausgedrückt:
Die lokale Joule-Dissipation ist durch J(r) und ρ(r) vollständig bestimmbar. Der Poynting-Fluss reproduziert diese Leistung als Oberflächenbilanz, fügt aber für die Berechnung der lokalen Dissipation keine zusätzliche unabhängige physikalische Variable hinzu. Daher muss eine Behauptung, der Poynting-Fluss sei der kausale Mechanismus der Leistungsübertragung, über die bloße Identität der beiden Bilanzformen hinaus begründet werden.
Was wäre denn dazu deine physikalisch und ontologisch fundierte Begründung?

 

Nur kurz und dann Ende:

KI:
Nein, falsch – die Gleichung widerlegt nichts. Sie bestätigt die Behauptung.
∇⋅S = −J⋅E ist keine bloße Bilanz-Identität, die man nach Belieben umdeuten kann. Sie ist die lokale Aussage der Maxwell-Gleichungen: Die einzige Stelle, an der elektromagnetische Feldenergie in mechanische/thermische Energie übergeht, ist dort, wo S einströmt. Das Volumenintegral über ρJ² liefert denselben Zahlenwert – aber es sagt nicht, woher die Energie kommt. Es setzt sie einfach voraus.Ohne den äußeren Poynting-Fluss verschwindet Energie im Widerstand, ohne dass irgendwo Energie ankommt. Das ist mit den Maxwell-Gleichungen unverträglich. Genau deshalb ist der äußere Fluss nicht „nicht nachweisbar“, sondern die notwendige Konsequenz der Feldgleichungen selbst.
Die Frage nach einer „physikalisch und ontologisch fundierten Begründung über die Identität hinaus“ ist daher gegenstandslos: Die Begründung ist die Maxwell-Theorie.

Wer mehr verlangt, verlangt etwas außerhalb der Physik.

Wolfgang24-1 schrieb:

Nein, die Energie verschwindet doch nicht im Widerstand. Sie wird dort durch RI² abgerufen und vom Kraftwerk ersetzt.
 

WL01 schrieb:

Wolfgang24-1 schrieb:

Nein, die Energie verschwindet doch nicht im Widerstand. Sie wird dort durch RI² abgerufen und vom Kraftwerk ersetzt.


 

Nach deiner Kausalkette WÄRE sie weg, nach meiner und der etablierten Physik wird die Energei nur umgewandelt.

Z. schrieb:

Moin

hoffe, dass sich der Faden baldigst wieder mit sinnvollem weiterführen lässt.
Ausstehend wäre noch die on-shell und WL01 Bewertung.

Grüße Z.

Wolfgang24-1 schrieb:

1. Nach meiner Kausalkette wandelt das Kraftwerk mechanische Energie in elektrische Energie um und das Elektrogerät wandelt elektrische Energie in mechanische Energie zurück.
2. Die ganze Diskussion betrifft lediglich den stationären Fall.
 

Wolfgang24-1 schrieb:

Nach meiner Kausalkette wandelt das Kraftwerk mechanische Energie in elektrische Energie um und das Elektrogerät wandelt elektrische Energie in mechanische Energie zurück.

Z. schrieb:

WL01 - Éclipse
Ich geb auf.

HIer ist nur noch Chaos.

Z.

Eclipse4 schrieb:

Wolfgang24-1 schrieb:

Nach meiner Kausalkette wandelt das Kraftwerk mechanische Energie in elektrische Energie um und das Elektrogerät wandelt elektrische Energie in mechanische Energie zurück.

Ja sicher. Die elektrische Energie entsteht an der Quelle und wandert irgendwie zum Verbraucher, wo sie z.B. in einem Widerstand in Wärmeenergie verwandelt wird, d.h. verbraucht wird. Sie steht dann an der Quelle nicht mehr zur Verfügung, ist sozusagen abgewandert. Das merkt man daran, dass eine Batterie als Energiequelle mit der Zeit versiegt.

Die Frage ist doch jetzt nur, auf welchem Weg die Energie zum Verbraucher gelangt.

Du sagst, dass sie allein in der Leitung übertragen wird, mit dem Elektronenstrom zum Verbraucher. Verstehe ich das richtig? Oder wird sie gar nicht übertragen, verschwindet auf magische Weise an der Quelle und taucht beim Verbraucher wieder auf?

Welche Rolle spielen überhaupt die elektrischen und magnetischen Felder bzgl. der Energie? Keine? Du redest doch immer von Feldenergie und Energiedichte und Überlagerung usw. Was ist jetzt damit?

Würde die Energie in der Leitung immer mit dem Elektronenstrom fließen, dann würde gleich viel Energie in den Widerstand hinein fließen wie hinaus zurück zur Quelle. Der Strom ist doch überall konstant im Stromkreis, z.B. mit einer Batterie. Die würde nie leer werden und der Widerstand würde keine Energie verbrauchen. Das kann wohl nicht stimmen.

Die Standardphysik sagt, dass die Energie immer in Richtung des Pointing-Vektors fließt, entlang beider Leitungen von der Quelle zum Verbraucher, in der Plus-Leitung antiparallel zum Elektronenstrom, und zwar in den Feldern außerhalb des Leiters (weiße Pfeile):

Die Richtung des Pointing-Vektors um beide Leitungen ergibt sich per Rechte-Hand-Regel: El. Feld (Daumen) vertikal von oben nach unten (techn. Richtung Plus->Minus), Magnetfeld innen in die Zeichenebene hinein (Zeigefinger) ==> Pointing-Vektor nach rechts zum Verbraucher (Mittelfinger).

WL01 schrieb:

Wolfgang24-1 schrieb:

1. Nach meiner Kausalkette wandelt das Kraftwerk mechanische Energie in elektrische Energie um und das Elektrogerät wandelt elektrische Energie in mechanische Energie zurück.
2. Die ganze Diskussion betrifft lediglich den stationären Fall.

 

Nein, eben nicht!
Punkt 1 bestreitet niemand. Deshalb geht es auch nicht um Punkt 2. Es geht um den Energietransport vom Kraftwerk zum Elektrogerät! und vor allem um das wie. Und ohne Poynting Vektor gäbe es eben keinen Transport über des EM-Feld, denn der Leiter selbst transportiert nur SEHR LANGSAME ELEKTRONEN, die einen Energietransport unmöglich machen! Deshalb ist in deiner Kausalität die Energie futsch. Verstehst Du es jetzt?

Eclipse4 schrieb:

Z. schrieb:

WL01 - Éclipse
Ich geb auf.

HIer ist nur noch Chaos.

Z.

Naja, ein Themenwechsel zur Relativitätstheorie hat dich nicht gestört. Jetzt ist wohl Pointing angesagt. Irgendwann haben wir die ganze Physik im selben Thread durch. 

Wolfgang24-1 schrieb:

...

KI:
Die tatsächliche gerichtete Bewegung der Elektronen (die Driftgeschwindigkeit) in einem normalen Kupferkabel ist extrem langsam und liegt bei typischen Anwendungen bei nur etwa einem Bruchteil eines Millimeters bis zu wenigen Millimetern pro Sekunde (ca. 0,1 bis ein paar mm/s). Der elektrische Strom (die Signalgeschwindigkeit) breitet sich hingegen fast mit Lichtgeschwindigkeit aus.

Z. schrieb:

Da es hier nicht deswegen ewig haken wird, weil der TE es nicht rafft, sondern deswegen, weil zB. von dir nicht bemerkt wird, dass der TE es nicht raffen will, oder besten Falles, kann. 

Für solcher art der Diskussion entspringendem Chaos sind Einsteingegener Foren dann doch schon besser geeignet. Wo bis zum Sankt Nimmerleinstag darüber Gezänk anliegt, ob ein A eigentlich ein B ist, wenn der Aszendent von C sich aus der Krümmung einer Banane ableiten lässt.

WL01 schrieb:

Ähh..., Rainers Weltbild ist doch primär off-Shell, virtuelle Teilchen, etc. 

Eclipse4 schrieb:

Z. schrieb:

Da es hier nicht deswegen ewig haken wird, weil der TE es nicht rafft, sondern deswegen, weil zB. von dir nicht bemerkt wird, dass der TE es nicht raffen will, oder besten Falles, kann. 

Für solcher art der Diskussion entspringendem Chaos sind Einsteingegener Foren dann doch schon besser geeignet. Wo bis zum Sankt Nimmerleinstag darüber Gezänk anliegt, ob ein A eigentlich ein B ist, wenn der Aszendent von C sich aus der Krümmung einer Banane ableiten lässt.

Letzeres mag stimmen. Ich finde es trotzdem interessant, weil ich die Sache mit dem Pointing-Vektor selber nicht ganz durchschaue. Da kann ich vielleicht noch etwas lernen.

@Wolfgang24-1:

Klar ist jetzt jedenfalls, dass du die Distanz vom Ort der Energie-Erzeugung zum Ort der Energie-Umwandlung schlicht ignorierst und die em. Felder gar keine Rolle bzgl. der Energie spielen. Die el. Energie wird an der Quelle erzeugt und (fast) vollständig in beliebiger Entfernung auf magische Weise umgewandelt. So erklärst du nichts auf elementarer Ebene. 

Es ist doch selbstverständlich, dass die Distanz bei idealen Leiter ohne ohmschen Widerstand keine Rolle spielt. Trotzdem existiert sie. Allein die mechanische Bewegung der Ladungsträger im Leiter, der jetzt einfach zum Verbraucher gehören soll, kann die umgesetzte Energiemenge im ohmschen Widerstand des Verbrauchers nicht erklären. Das wäre viel zu wenig Energie, was man leicht ausrechen (lassen) kann, z.B. für die gesamte kinetische Energie der Driftbewegung pro Meter Draht.

KI:
In einem Meter befinden sich N=nAL Elektronen. Für L=1m sind das etwa N≈8,5×10^22. Damit:

Das ist die gesamte kinetische Driftenergie der Elektronen in einem Meter dieses Drahtes.

Zum Vergleich: Ein Verbraucher mit nur P=100 W setzt jede Sekunde 100 J um.
Die Driftbewegung der Elektronen kann also unmöglich als Energiespeicher dienen, aus dem diese Leistung stammt.

Man könnte jetzt einwenden: Die Elektronen müssen ja nicht die Energie speichern. Vielleicht übertragen sie sie einfach während ihrer Bewegung. Auch das kann man quantitativ prüfen.

Ein Elektron transportiert bei der Driftgeschwindigkeit nicht etwa eine große Energiemenge von A nach B. Im Leiter werden die Elektronen ständig durch Stöße mit dem Kristallgitter abgebremst und wieder durch das elektrische Feld beschleunigt. Die dabei aufgenommene Energie wird im Wesentlichen lokal an das Gitter abgegeben.

Das elektrische Feld verrichtet pro Ladung q, die eine Spannung U durchläuft, die Arbeit W=qU. Bei einem Strom I ergibt sich daraus unmittelbar P=UI.
Die Energieübertragung hängt also von der elektrischen Potentialdifferenz und dem Ladungsfluss ab, nicht von der mechanischen kinetischen Energie der Elektronen.

Und genau hier kommt der Poynting-Vektor ins Spiel: 

 beschreibt den elektromagnetischen Energiefluss, der die Leistung UI zum Verbraucher transportiert.

Die Elektronen sind dabei gewissermaßen der Träger des Stroms, aber nicht der klassische „Transportwagen“ für die elektrische Energie.

Eine kleine Einschränkung ist allerdings wichtig: Elektronen besitzen natürlich auch thermische bzw. quantenmechanische Bewegungsenergie. Die obige Rechnung bezieht sich auf die zusätzliche kinetische Energie der gerichteten Driftbewegung, und genau diese ist für die übertragene elektrische Leistung völlig unzureichend.

WL01 schrieb:

Wolfgang24-1 schrieb:

...

Um nicht hier wieder den ganzen Sermon aufzulisten:
Hier eine schöne Zusammenfassung des gesamten Vorganges:
Vom Kraftwerk, über die Leitung, bis zum Verbraucher. Inklusive Zwischenschritte Umwandlung und mathematischen Ableitungen.
Zusammenfassung durch die KI

PS:
Selbst wenn alles ein System wäre, vom Kraftwerk bis zum Verbraucher. Wie wird die Energie nachgeliefert, wenn der Verbraucher diesen Strom verbraucht?
Nur um die Geschwindigkeit zwischen Elektronengeschwindigkeit im Leiter zur Energieübertragung im EM-Feld zu vergleichen:

KI:
Die tatsächliche gerichtete Bewegung der Elektronen (die Driftgeschwindigkeit) in einem normalen Kupferkabel ist extrem langsam und liegt bei typischen Anwendungen bei nur etwa einem Bruchteil eines Millimeters bis zu wenigen Millimetern pro Sekunde (ca. 0,1 bis ein paar mm/s). Der elektrische Strom (die Signalgeschwindigkeit) breitet sich hingegen fast mit Lichtgeschwindigkeit aus.

Gehen wir einmal davon aus, dass dein Strom beim Schalter schon wartet und Du diesen umschaltest, also dass Strom fließt. Und gehen wir davon aus, dass die Glühbirne ca. 10 Meter vom Schalter entfernt ist und gehen wir davon aus, dass sich die Elektronen mit 1mm/sek bewegen. Dann würde es 10 x 100 x10 Sekunden = 10.000 Sek = 27,8 Stunden dauern, bis der Strom bei der Glühbirne wäre und sie zum Leuchten beginnt. Also Du musst nur erklären weshalb der Strom so schnell bei der Glühbirne landet und auch nachgeliefert wird, denn sonst, wie ich bereits sagte, wäre der Strom schnell futsch.

Rainer Raisch schrieb:

WL01 schrieb:

Ähh..., Rainers Weltbild ist doch primär off-Shell, virtuelle Teilchen, etc. 

Das ist richtig, onshell (dE·dt > ℏ/2) ist ja klassische Physik, also reelle Teilchen. Ich habe mich nur mit der "Elementare Ursache von Kräften auf Objekte" beschäftigt.
Onshell sind (alle) em.Wellen und GW. Diese werden ja bereits hinreichend beschrieben.
E = f·h = ω×ℏ = V·w = 4r²π·λ·E¹×B¹c/kC bzw = 4r²π·λ·g¹×gB¹/G


 

Wolfgang24-1 schrieb:

Die elektrische Spannung kommt sofort bzw. mit Lichtgeschwindigkeit beim Verbraucher an. Diese Spannung beschleunigt Ladungsträger im Widerstand des Elektrogerätes.