Elementare Ursache von Kräften auf Objekte

Steinzeit-Astronom schrieb:

Was meinst du, warum z.B. starke Sonnenstürme unsere Elektronik zerstören können?

Drum sollen demnächst auch Widerstände mit 100 Ω und 900 Ω verboten werden.

Moderatoren Hinweis

Bitte keine verbalen Angriffe auf andere Foristen.

Für mich ist das Thema erledigt.
Wenn jemand glauben will das die Natur beliebug ist, das ein Eimer gleichzeitig voll und leer oder potentielle Energie pfadabhängig davon ist von welcher Seite man guckt kann ist dem nicht mehr zu helfen.
Das ist das Problem wenn mit solchen Demos das logische Denken aufgeweicht wird.

Merilix schrieb:

oder potentielle Energie pfadabhängig davon ist

Ja klar ist das Potential Φe an jedem Punkt des Kreises ohne Widerstände gleich und mit Widerständen ergibt sich die Spannungsteilung der ℰ = U₁+U₂.
Wichtig ist eben, dass das Potential zwischen zwei Punkten ΔΦe=U dabei über einen Pfad genau vom Pfad abhängig ist, weil sich dabei Potential ℰ·φ/2π aufsummiert, je nach Drehrichtung positiv oder negativ, selbst wenn der Pfad widerstandslos galvanisch leitend ist .... diese Formulierung mag jetzt falsch sein .... aber ich denke, es ist klar, was gemeint ist.

Gemeint ist letztlich die Spannung zwischen zwei Punkten über einen bestimmten Pfad, und dabei liegt die Betonung auf "einem bestimmtem". Die Spannung ist insoweit eben pfadabhängig, was in "normalen" Schaltkreisen ohne Induktion eben nicht der Fall ist.

Vlt kann man das auch besser formulieren.

Rainer Raisch schrieb:

Merilix schrieb:

oder potentielle Energie pfadabhängig davon ist

Ja klar ist das Potential Φe an jedem Punkt des Kreises ohne Widerstände gleich und mit Widerständen ergibt sich die Spannungsteilung der ℰ = U₁+U₂.
Wichtig ist eben, dass das Potential zwischen zwei Punkten ΔΦe=U dabei über einen Pfad genau vom Pfad abhängig ist,




 

Das Potential eines Punktes ist determiniert. Ebenso die Potentialdifferenz zwischen zwei Punkten, egal welchen Pfad du nimmst.
Das ist klassische Mechanik und hat noch garnichts mit Maxwell, faraday oder Kirchhoff zu tun.

Glaubst du das der Luftdruckunterschied zwischen KORD (Chicago) und EDDM (München) von der Route abhängt die ein Flieger durch den Jetstream nimmt?

Es geht darum das die klassische Physik deterministisch ist. Der Zustand eines Punktes (Potential) ist nicht davon abhängig auf welcher Route er gemessen wird.
Ich finde, diese "gedachte Supraleiter"-Metapher ist einem klaren Physikverständnis abträglich.
 

Merilix schrieb:

Ebenso die Potentialdifferenz zwischen zwei Punkten, egal welchen Pfad du nimmst.

Es geht aber um die aufsummierte Spannung über einen Weg.
In konservativen Feldern ist der Weg egal, weil sich nichts aufsummiert, sondern nur die Potentiale an den beiden Endpunkten feststehen.
Im Wirbelfeld kann man keine wegunabhängige Spannung über ein skalares Potentialfeld Φ definieren, sondern hier bekommt dieses Potential so etwas wie einen Richtungspfeil, der um das Zentrum rotiert (wenn man mal vom Gradienten des Magnetfeldes im Zentrum absieht). Das ist dann wohl so ähnlich wie die Kerrmetrik mit dem Frame Dragging (Äquatorebene)

Das Frame Dragging lässt sich aber nicht so einfach generell als Raumzeitkrümmung (Potentialgradient) darstellen.

Nachtrag
Achso jetzt verstehe ich erst, warum die Äquatorebene in der Kerr Metrik so kompliziert ist.

Rainer Raisch schrieb:

Merilix schrieb:

Ebenso die Potentialdifferenz zwischen zwei Punkten, egal welchen Pfad du nimmst.

Es geht aber um die aufsummierte Spannung über einen Weg.





 

Der ist 0 at a particular Moment in Time. Wo sollte denn plötzlich ein Sprung herkommen? (Graphentheorie)
Wenn die Knotenregel noch gilt (was reingeht muss auch rausgehen) dann muss auch eine Form der Maschenregel gelten die alle induzierten Felder mit berücksichtigt.
(von mir aus darf man die auch Faradays oder Maxwells Maschenregel nennen^^)
Mit Konservativ oder nicht hat das nichts zu tun; das spielt erst im Zeitverlauf eine Rolle (Zustandsänderung der Knoten/Felder/Ladungen mit der Zeit).

Einen Aspekt der Messungen haben wir übrigens bisher vernachlässigt.
Wir haben gesagt: die Meßschleife V1-A-R2-D-V1 umschließt ebenfalls eine Fläche die die Fluxänderung umschließt.

Das trifft für die Schleife V1-A-R1-D-V1 ebenfalls zu.

Die Feldlinien die aus der Tafel rauskommen verschwinden nicht sondern laufen zurück. Das heist ein Teil geht umgedreht dirch die Meßschleifen in die Tafel hinein und induzieren Gegenspannung.

Auch das gehörte zu einer vollständigen Besprechung und Analyse der Demo dazu.

Nachtrag:
Ein weiteres Argument, vieleicht ist das überzeugend:
Wenn du das Differentialgleichungssystem das eine Schaltung beschreibt für einen bestimmten Zeitpunkt lösen willst, dann darf das Ergebnis nicht vom Startknoten oder der Reihenfolge der Berechnung abhängen.
 

Merilix schrieb:

Einen Aspekt der Messungen haben wir übrigens bisher vernachlässigt.

Das ist bekannt, das ist das Außenfeld der Spule.
Genauso wie die Selbstinduktion, den Leiterwiderstand, atmosphärische Störungen, Gravitation usw.

Merilix schrieb:

Der ist 0 at a particular Moment in Time. Wo sollte denn plötzlich ein Sprung herkommen? (Graphentheorie)
 

Wer ist Null? Von welchem Sprung redest Du denn?
Es fließt ein Wirbel-Strom, auch bzw umso mehr, wenn keine Widerstände im Stromkreis verbaut sind.

???
Die Antwort ergibt keinen Sinn.
Weder Teil 1 noch Teil 2.

1) Bekannt aber nicht besprochen? Könnte man dann schon als absichtlich ignoriert werten. Das wurde einfach vergessen.

2) keine Ahnung was dein Argument ist. Hat überhaupt keinen Bezug zum Subtopic wo es um eine eindeutige Lösbarkeit des Differentialgleichungssystems (für jeden Knoten im System) geht unabhängig von Start und Reihenfolge der Berechnung.  -- Das heist unabhängig vom Pfad.
Das wäre nicht gegeben wenn da plötzlich 1V aus dem Nichts auftauchen würden. Es muss Null rauskommen wenn alle Potentialedifferenzen aufaddiert werden.

 

Merilix schrieb:

Das Potential eines Punktes ist determiniert. Ebenso die Potentialdifferenz zwischen zwei Punkten, egal welchen Pfad du nimmst.
Das ist klassische Mechanik und hat noch garnichts mit Maxwell, faraday oder Kirchhoff zu tun.

Wir sind bei der Elektrondynamik und die hat sehr wohl mit Maxwell, Faraday und Kirchhoff zu tun.

Einen Aspekt der Messungen haben wir übrigens bisher vernachlässigt. [...]
Die Feldlinien die aus der Tafel rauskommen verschwinden nicht sondern laufen zurück. Das heist ein Teil geht umgedreht dirch die Meßschleifen in die Tafel hinein und induzieren Gegenspannung.

Das Magnetfeld ist außerhalb der Schleife sehr schwach. Solche minimalen Effekte werden zu recht vernachlässigt. Die großen gemessenen Differenzen werden damit nicht erklärt.

wenn da plötzlich 1V aus dem Nichts auftauchen würden. Es muss Null rauskommen wenn alle Potentialedifferenzen aufaddiert werden.

1 V kommt nicht aus dem Nichts sondern von einer Änderung des magnetischen Flusses. Und natürlich ist das pfadabhängig. Der Pfad führt räumlich um den magn. Fluss herum, oder auch von ihm weg zu anderen Maschen, die dann weiter entfernt sind vom Geschehen und somit auch andere Potentiale registrieren. Man könnte meinen, du hast noch nie etwas vom Induktionsgesetz gehört.



Die induzierte Spannung hat keine konkreten Pole im Schaltkreis Kreis wie die statische Spannung zwischen Ladungen. Sie hat in der Ebene einen Freiheitsgrad mehr als auf einer eindimensionalen Strecke. Wenn z.B. der magn. Fluss in Forward-Richtung zunimmt, dann ist nur die Roll-Richtung des induzierten Stroms festgelegt, aber nicht der Punkt auf dem Roll-Kreis, wo sich die induzierte Spannung konkret manifestieren müsste:
(Bildquelle  wikipedia )
Wenn sich die induzierte Spannung überhaupt irgendwo auf dem Roll-Kreis manifestiert, dann nur bei ungleicher Verteilung der Widerstände im Kreis. Dann aber vom selben Punkt aus in verschiedene Richtungen der Up-Down-Left-Right-Ebene mit unterschiedlichem Betrag. Diese Beträge addieren sich ringsum zur Gesamtspannung und nicht zu Null. Es wird ja vom magn. Fluss permanent Arbeit geleistet, die sich als Spannung nicht einfach wegheben und verschwinden kann. Das wäre nur dann der Fall, wenn die entgegen gerichtete magn. Flussänderung (durch Selbstinduktion) gerade gleich groß wäre. Dann wäre die Netto-Flussänderung aber gerade Null und damit auch die induzierte Spannung.
.

Merilix schrieb:

Für mich ist das Thema erledigt.

Anscheinend willst du jetzt wieder von vorne anfangen mit "es muss Null rauskommen"? Viel scheint dir die Diskussion ja nicht gebracht zu haben^^.

Merilix schrieb:

???
Das wäre nicht gegeben wenn da plötzlich 1V aus dem Nichts auftauchen würden. Es muss Null rauskommen wenn alle Potentialedifferenzen aufaddiert werden.


 

Ev. solltet ihr mal das "Bücherwissen" weglassen und schauen was real passiert.
Dazu eignet sich ein Antennendiopl wohl am besten.
Aber zuerst zu dem Bild im Link, dem Bild mit der Spannungsquelle, dem Schalter, er Spule und dem Widerstand.

Statisch gesehen: sobald der Schalter lange genug geschlossen ist ergibt sich eine statische Teilspannung am R die dem Stromfluss entspricht.
An der Spule fällt die nächste Spannung ab die durch den Stromfluss und Spulenwiderstand bestimmt ist.
Beide Spannungen zusammen ergeben die Spannung der Spannungsquelle.
Der fliessende Strom ist entsprechend dem Gesamtwiderstand und der Spannung der Batterie.

Dynamisch gesehen:
Der Schalter wird geschlossen, es ergibt sich ein sich aufbauender "Stoss" der durch die Spule läuft und sich erst dann am Widerstand zeigt (den Spulenwiderstand habe ich vernachlässigt, er sei sehr gering) wenn die Wirkungen -durch- sind.
Das lässt sich wie eine Druckausbreitung im Wasserschlauch anschauen, es ist halt kein Wasser, sondern die Wirkungen die sich auf Grund der Elektronenanpassung, also der Trägheit, ergeben.
Erst wenn diese Wirkungen am Widerstand angekommen sind ist dort eine Spannung zu messen.
Bis dahin treten auf der Spule Spannungen auf die der Spule entlang wandern.
Es liegt also der Umstand vor, dass Spannungen zu untershiedlichen Zeiten an unterschiedlichen Orten vorliegen.
Will man da "Kirchhoff" ansetzten dann ist das zu berücksichtigen bzw. hat man ein Problem mit der Höhe der Spannungen.
Diese können nämlich viel höher sein als die der Spannungsquelle.

An der Dipolantenne lässt sich das gut zeigen und erklärt wieso der Dipol strahlt, was er abstrahlt, wie er abstrahlt und warum er eine frequenzabhängige Länge hat.
Sie ist nämlich ein Laufzeitgebilde.

Kurt

.

Mittlerweile sollte doch folgendes klar sein:

Es gibt konservative und nicht konservative elektrische Felder. Diese können sich auch überlagern. In konservativen Feldern ist die Summe der Potentialänderungen auf allen Wegen von Punkt A zu Punkt B gleich. Längs geschlossenen Wegen ist diese Summe Null (Kirchhoff). Konservative Felder sind Potentialgradienten. Die Wirbelstärke, ein Maß für das Auftreten geschlossener Feldlinien ist in konservativen Feldern stets und überall Null. Der Zusammenhang zwischen Ladung und Potential wird durch die Poissongleichung ausgedrückt. Geometrisch sagt die Poissongleichung aus, dass die Feldlinien konservativer Felder immer in Ladungen oder Massen enden oder entspringen.

Man muss nun kein Experte in Vektoranalysis sein um den Unterschied zwischen geschlossenen Feldlinien und solchen die irgendwo enden oder entspringen, zu verstehen. Nicht konservative Felder haben geschlossene Feldlinien die nirgends entspringen oder enden. Es sollte auch klar sein, dass bei solchen geschlossenen Feldlinien, die Wirkung der Felder auf ein Objekt, vom Weg abhängt, den das Objekt durch das Feld nimmt. 

Somit sollte nun in diesem Zusammenhang alles soweit klar sein. Wir können nun darüber nachdenken, weshalb die Existenz nicht konservativer Felder, dem Gedanken grundsätzlich widerspricht, dass Objekte potentielle Energie mitführen können.

 

Wolfgang24-1 schrieb:

Wir können nun darüber nachdenken, weshalb die Existenz nicht konservativer Felder, dem Gedanken grundsätzlich widerspricht, dass Objekte potentielle Energie mitführen können.

Wer sagt denn, dass Objekte potentielle Energie "mitführen"?
Eine Abhängigkeit der Energie vom Ort erschließt sich schon allein durch die Definition mit der Einheit [J] bzw. [N·m]. Dabei ist der Meter natürlich ein Abstand, eine relative Ortsangabe.

Wolfgang24-1 schrieb:

Energie ist die Fähigkeit Arbeit zu verrichten. [...] Damit, diesen Begriff zu hinterfragen, verlassen wir die Physik und wenden uns der Philosophie zu.

Nun denn, dann halt Philosophie. Es wäre ziemlich sinnlos ständig über etwas zu diskutieren, das nur schwammig als eine "Fähigkeit" definiert ist. Wenn man dem Phänomen "Energie" auf den Grund geht, dann muss man zuerst fragen, wie man überhaupt auf Idee einer Existenz von Energie kommt. Wie zeigt sich denn diese? Ist klar: Durch Veränderung in der Zeit. Etwas ist jetzt so und später anders. Ein Objekt ist jetzt hier und später dort. Es hat sich etwas verändert. So ist Energie letztlich nichts anderes als Veränderung, d.h. Bewegung im weitesten Sinn. Bewegung ist Ortsveränderung.

Steinzeit-Astronom schrieb:

Wolfgang24-1 schrieb:

Wir können nun darüber nachdenken, weshalb die Existenz nicht konservativer Felder, dem Gedanken grundsätzlich widerspricht, dass Objekte potentielle Energie mitführen können.

Wer sagt denn, dass Objekte potentielle Energie "mitführen"?
Es ist der (falsche) Grundgedanke, dass Objekte die potentielle Energie die sie "haben", in kinetische Energie umwandeln können. 
Eine Abhängigkeit der Energie vom Ort erschließt sich schon allein durch die Definition mit der Einheit [J] bzw. [N·m]. Dabei ist der Meter natürlich ein Abstand, eine relative Ortsangabe.
Es geht um den Zusammenhang zwischen Energie und Kraft. Dass Energie vom Ort abhängen kann ist nichts Neues.

Wolfgang24-1 schrieb:

Energie ist die Fähigkeit Arbeit zu verrichten. [...] Damit, diesen Begriff zu hinterfragen, verlassen wir die Physik und wenden uns der Philosophie zu.

Nun denn, dann halt Philosophie. Es wäre ziemlich sinnlos ständig über etwas zu diskutieren, das nur schwammig als eine "Fähigkeit" definiert ist. Wenn man dem Phänomen "Energie" auf den Grund geht, dann muss man zuerst fragen, wie man überhaupt auf Idee einer Existenz von Energie kommt. Wie zeigt sich denn diese? Ist klar: Durch Veränderung in der Zeit. Etwas ist jetzt so und später anders. Ein Objekt ist jetzt hier und später dort. Es hat sich etwas verändert. So ist Energie letztlich nichts anderes als Veränderung, d.h. Bewegung im weitesten Sinn. Bewegung ist Ortsveränderung.

Einstein hat grundsätzlich gezeigt, dass Energie etwas "Stoffliches" ist. Man kann Energie wie einen Gegenstand weitergeben. Der entscheidende Punkt ist daher, dass Energie als Energiedichte in Kraftfeldern und nicht in Potentialen enthalten ist. Wenn Kraftfelder eine Kraft auf ein Objekt ausüben, dann führt das zu einem Energieaustausch zwischen Objekt und Kraftfeld. Dass dabei der Potentialbegriff nicht hilfreich ist, muss gezeigt werden.

Wolfgang24-1 schrieb:

.... Der entscheidende Punkt ist daher, dass Energie als Energiedichte in Kraftfeldern und nicht in Potentialen enthalten ist.

Das ist so JA auch nicht richtig!

Die Energiedichte ist in dem Feld, aber erst durch die Störung durch ein Größes Teilchen, wird dieses Feld auch zum Kraftfeld, und erst wenn dieses Kraftfeld von einen Zweiten Teilchen gestört wird bildet sich eine kraft aus.

Durch das Gestörte-Feld ist die Energiedichte im Feld nicht mehr Gleichverteilt wodurch es erst zum Kraftfeld wird. Das Potenzial ist eine Beschreibung zur verteilung der Energiedichte in einem Gestörten-Feld = Kraftfeld. Das Potential ist also eine Art Schablone die du über dein Kraftfeld legen kannst.

Das Potential ist also eine Art Schablone die du über dein Kraftfeld legen kannst.
Das funktioniert nur bei konservativen Kraftfeldern. Bei nicht konservativen Kraftfeldern gibt es diese Schablone nicht.

Wolfgang24-1 schrieb:

.... Bei nicht konservativen Kraftfeldern gibt es diese Schablone nicht.....

Naja das liegt wohl daran das sie Wegabhängig sind und eine schablone nicht in die Zukunft kucken kann.
Konservativen Kräfte sind aber nicht Wegabhängig da zählt nur Start und Ende deshalb funktioniert hier eine Schablone.

Aber was soll ich mit einer Schablone wenn ich sowieso den weg berachten muss. Wenn wir also das Kosmische Feld zum Aktiven Player machen können wir das Potenzial auch als Wegabhängig betrachten. Dann ist es aber nicht nur mehr eine Schablone sondern ein Wegweiser.

Ja, eine Schablone (Potential), die es nicht gibt, hat keine Bedeutung. Somit ist klar, dass Kräfte, die von Kraftfeldern auf Objekte ausgeübt werden, die zum Kraftfeld beitragen, nichts mit Potentialen zu tun haben. Lediglich die im Kraftfeld enthaltene Energiedichte führt zur Kraftwirkung.

Wolfgang24-1 schrieb:

Ja, eine Schablone (Potential), die es nicht gibt, hat keine Bedeutung. Somit ist klar, dass Kräfte, die von Kraftfeldern auf Objekte ausgeübt werden, die zum Kraftfeld beitragen, nichts mit Potentialen zu tun haben. Lediglich die im Kraftfeld enthaltene Energiedichte führt zur Kraftwirkung.

Ich Persönlich unterteile das noch etwas genauer. Bei gleich großen Massen kann das so gesehen werden. aber bei unterschiedlichen großen Massen, achte ich darauf welche Masse das Kraftfeld erzeugt und dann kann die kleine Masse im Kraftfeld auch Realitv zur großen in einem Potential sein.

Potentiele Energie ist Lageenergie, sie hängt von der lage eines Objektes zu einem anderen Objekt ab. Es must dir klar sein, das deine Energiedichte verschoben wird wenn aus deinem Feld ein Kraftfeld wird. Somit hast du durch das störende Objekt, ein "Loch" im Feld. Das durch dieses Loch verdrängte Feld drückt sich in das übrige Feld, was sich nach außen hin wieder berühigt. Dadurch erhälst du dann einen Gradienten und kannst somit auch den Begriff des Potentials nutzen.

Potentiele Energie ist Lageenergie, sie hängt von der lage eines Objektes zu einem anderen Objekt ab.
Potentielle Energie ist keine Energie. Sie ist Energie pro Ladung oder pro Masse und hat nur einen Sinn als Erzeugende von konservativen Feldern. 
Aber diese Einschränkung auf konservative Felder zerstört die Allgemeingültigkeit von Potentieller Energie. Feldenergie ist nun mal nicht nur Lageenergie.
Im induzierten Feld hängt die Energie einer Ladung nicht von der Position ab. Lediglich einer Positionsänderung kann eine Energieänderung zugeordnet werden.