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Seite 164 18 07. 2020 12:10 #73143

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Seite 164: Elektron fliegt neben Leiter

Das Elektron fliegt parallel zu einem stromdurchflossenen Leiter mit der Geschwindigkeit des Stroms im Leiter.
Im Laborsystem erzeugt der Strom im Leiter am Ort des bewegten Elektrons ein statisches Magnetfeld. Das Elektron erfährt eine Kraft, die zum Leiter hinweist.
Im System des Elektrons ruht das Elektron, somit gibt es keine Lorentzkraft B kreuz v.
Dass sich das Elektron trotzdem zum Leiter hinbewegt, wird mit der Lorentzkontraktion (aus Sicht des Elektrons) des Metallgitters des Leiters erklärt. Aus einem magnetischen Effekt wird eine elektrostatischer: die Lorenzkontraktion bewirkt einen Überschuss an positiven Ladungsträger (Gitterionen).

Ich will das Gedankenexperiment in zwei Stufen verschärfen.
Zwei parallele Leiter der Länge l werden jeweils vom Strom i durchflossen. Die Leiter ziehen sich jeweils an mit der Kraft K=B*l*i
Soweit die Formel, die im ruhenden Laborsystem gilt.
Nun zum System in dem der Strom ruht.
Analog zur obigen Argumentation: jeder der beiden Leiter sieht das Metallgitter des anderen Lorentzkontrahiert, usw.

(An dieser Stelle sollte man einmal über die winzige Driftgeschwindigkeit der Elektronen im Leiter nachdenken und ihrem Zitterkurs beim „strömen“, da sie sich ständig an den Gitteratomen stossen. Wir haben also bei kleinsten Geschwindigkeiten einen relativistischen Effekt).

Übrigens. Wer einmal in früheren Zeiten bei Siemens in Erlangen bei der Montage von Supraleitenden Magneten für Kernspintomographen zugesehen hat, der weiß, wie sehr elektrische Leiter bandagiert werden müssen, wenn große Ströme fliessen. Die magnetischen Kräfte der Leiter aufeinander sind gewaltig.

Nun zum nächsten Gedankenexperiment, wo wirklich große Geschwindigkeit vorkommen.
Wir erzeugen im Vakuum zwei parallele Elektronenstrahlen großer Stromstärke.
Keine Frage: im Laborsystem erzeugt der eine Strahl am Ort des anderen ein statisches Magnetfeld.
Die Elektronen sind jeweils in Bewegung und erfahren eine Lorentzkraft, die bewirkt, dass sich die Strahlen annähern. (Ein Elektronenmikroskop benützt ebenfalls die Lorenzkraft (magnetische Linsen), um mittels Elektronenstrahlen eine Abbildung zu erzeugen.)

Nun zum System, in dem die Elektronen in Ruhe sind.
O weh, es gibt keinen Leiter der Lorentz-kontrahieren könnte, wobei es zu einer Erhöhung der positiven Ladungsdichte entlang des Leiterwegs kommen könnte.
Heißt das, dass die Elektronen im bewegten System sich gar nicht annähern?

Aber ich habe doch diesen Versuch selbst gemacht - allerdings im Laborsystem.

Oh Relativitätstheorie!: du bist immer für eine Überraschung gut und meistens hat man falsch gedacht.

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Seite 164 18 07. 2020 15:11 #73166

Genobio schrieb: O weh, es gibt keinen Leiter der Lorentz-kontrahieren könnte, wobei es zu einer Erhöhung der positiven Ladungsdichte entlang des Leiterwegs kommen könnte.

Ich habe jetzt nicht alles gelesen, weil ich mich in dem Thema gar nicht so gut auskenne.

Aber mir ist bekannt, dass die relativistische Sicht der Lorentzkontraktion und der dadurch erhöhten Ladungsdichte genau die Magnetkraft durch zusätzliche Coulombkraft ausgleicht.

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