Künstliche Schwerkraft?

AndreasKlug schrieb:Ein elektrischer Strom kann nur fließen, wenn Ladungsträger vorhanden sind.

Das glaubst auch nur du ^^

@HYPATIA

Ist elektrischer Strom nicht als Ladungsfluss definiert?

Das führt zu einigen äußerst unangenehmen mathematischen Problemen und ist seit über 100 Jahren eine überholte Vorstellung. Im Allgemeinen stellt der Ladungsstrom nur einen Teil des totalen elektrischen Stroms dar.
Den totalen Strom bekommt man, wenn man zum Ladungsstrom noch die dielektrische Verschiebung, also die Flussdichte des elektrischen Feldes dazu nimmt.
Das bedeutet vor allem, dass Vakuum Strom leitet (daher ist die Permeabilität und Permittivität im Vakuum auch ungleich Null), was die Grundvorraussetzung für elektromagnetische Wellen ist.

rot B = μj + με ∂E

Das ist das Durchflutungsgesetz. Der magnetische Fluss wird demnach erzeugt durch die Ladungsstromdichte μj und durch die Verschiebung με ∂E=D. Man könnte sich die Verschiebung zwar wegdenken, aber dann wird das System aus allen vier Maxwell-Gleichungen unbestimmt, weil es dann Situationen gibt, in denen Stromkreise nicht geschlossen sind, wodurch es unmöglich wird zu bestimmen, ob eine geschlossene Kurve den Strom umschließt oder nicht.

Ganz einfaches Beispiel:
Ein Kondensator, durch den Strom fließt. Wenn du die Verschiebung weg lässt, dann endet der Strom an der einen Kondensator-Platte und beginnt auf magische Weise wieder bei der anderen. Das entspricht weder der Realität, noch lässt sich damit irgendwas sinnvolles berechnen. Zwischen den Kondesatorplatten fließt nämlich der Strom weiter, obwohl hier keine Ladungsträger sind (wenn durch ein Dielektrikum doch welche vorhanden sind erhöht sich dementsprechend die Kapazität des Kondensators)





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Hier mal ein kleines Bildchen von einer möglichen elektrischen Situation. Durch den orangen Pfad fließt ein Strom j. Dadurch entsteht eine Ladungssenke am einen Ende und ein Ladungsberg am anderen Ende. Es entsteht ein Dipolfeld, die Änderungsrate dieses Feldes ist das Verschiebungsfeld und stellt ebenfalls einen Strom da. Der Stromkreis wird erst dadurch geschlossen.

Aus mathematischen Gründen muss immer eindeutig bestimmbar sein, ob eine geschlossene Kurve einen Strom umschließt oder nicht. Sonst wäre die ganze physikalische Theorie für die Katz. Würde nun nur der orange Strom j existieren könnte man sich ganz einfach einen Ring in der Nähe eines der beiden Enden denken und man könnte nicht mehr sagen, ob der Strom nun in dem Ring ist, oder nicht. Wird der Strom mit D abgeschlossen hat man dieses Problem nicht mehr :)


Die Moral der Geschichte ist, dass die Realität eigentlich komplett kontraintuitiv ist: Es gibt ein physikalisches Phänomen namens "elektrischer Strom" das eigenständig auftritt. Dabei handelt es sich um stark konzentrierte elektrische Flüsse. Dabei kommt es zu einem Sonderfall, bei dem ein Strom von bewegten Ladungen "geführt" wird. Dass bewegte Ladungen der Strom "sind" erweist sich als naive Ansicht.

Servus @HYPATIA

therealproton schrieb:Elektrischer Strom ist bewegte Ladung. Die Elektronen sind dabei die Ladungsträger.

ist nicht falsch jedoch auch nicht "Grundsätzlich" richtig? (bezogen auf Halbleiter)

Wie soll ich es nun formulieren?
Elektrischer Strom ist bewegte Ladung. Die Elektronen "können" dabei die Ladungsträger sein. (bezogen auf Halbleiter)

Wie wärs mit
"Der physikalisch wirksame elektrische Strom oder >>totale elektrische Strom<< bezeichnet alle klassischen Phänomene, die Ursache eines Magnetfeldes sind. Er setzt sich zusammen aus:

-Ableitung der dielektrischen Verschiebung
-effektiver Ladungsstrom.

Der effektive Ladungsstrom wiederum ist die Summe aller Einzelströme, die durch unterschiedliche Ladungsträgertypen verursacht werden."

(Anmerkung: "klassische Phänomene" schließt natürlich Scherze wie magnetische Momente aus)

Wenn du also in einem Halbleiter einen Löcherstrom und einen Elektronenstrom hast, dann addierst du die beiden und hast dann den effektiven Ladungsstrom. Wobei in der Praxis die beiden Ströme natürlich getrennt viel interessanter sind ;)

@HYPATIA
Defektelektronen Hui (; das muss ich mir noch mal näher ansehen /; in meiner Welt tauchen die so selten auf - ich hab sie einfach vergessen (;
ty ray

@HYPATIA
Ja klar, die Maxwellgleichung, die du geschrieben hast beinhaltet auch das Elektrische Feld. Aber für einen Fluss müssen nunmal Ladungen vorhanden sein. Zudem ist die Gleichung die du geschrieben hast eine Bescheibung für die Rotation eines Magnetfeldes, mir ging es um den Elektrischen Fluss an sich und der ist nunmal ein Ladungsfluss, wie die Einheit [1 Ampere = 1 A = 1 C/s] schon sagt.

HYPATIA schrieb:Ein Kondensator, durch den Strom fließt. Wenn du die Verschiebung weg lässt, dann endet der Strom an der einen Kondensator-Platte und beginnt auf magische Weise wieder bei der anderen. Das entspricht weder der Realität, noch lässt sich damit irgendwas sinnvolles berechnen.

Die Ladungserhaltung geht auch aus den Maxwellgleichungen hervor, aber was hat das mit dem Stromfluss zu tun, und damit, dass er eine Bewegung von Ladungen ist?

HYPATIA schrieb:Zwischen den Kondesatorplatten fließt nämlich der Strom weiter, obwohl hier keine Ladungsträger sind

Der Satz ist physikalisch gesehen falsch. Würde ein Strom fließen, dann müsste sich der Ladungsunterschied zweier geladener Platten im Vakuum ausgleichen, selbst wenn diese sich nicht berühren. Das ist jedoch bei einem Kondensator nicht der Fall, da er ja geladen werden kann.

HYPATIA schrieb:Der Stromkreis wird erst dadurch geschlossen.

Wäre der Stromkreis geschlossen, dann würde es keinen Ladungsunterschied mehr geben, da dieser sich ausgleichen würde. Wenn die Physik so wäre, wie du sie beschreibst, dann würden Kondensatoren nicht das machen, was sie machen sollen - Energie in Form eines Elektrischen Feldes speichern.

HYPATIA schrieb:Aus mathematischen Gründen muss immer eindeutig bestimmbar sein, ob eine geschlossene Kurve einen Strom umschließt oder nicht.

Wobei die Trajektorie der Ladungen in Falle des Kondensators kein geschlossenes Wegintegral darstellt.

HYPATIA schrieb:Würde nun nur der orange Strom j existieren könnte man sich ganz einfach einen Ring in der Nähe eines der beiden Enden denken und man könnte nicht mehr sagen, ob der Strom nun in dem Ring ist, oder nicht.

Du kannst bestimmen, wie viele Ladungen in den Bereichen sind oder auch den Fluss durch die Oberfläche der Kreise (in 3D Kugeln) und damit den Fluss j bestimmen.

HYPATIA schrieb:Wird der Strom mit D abgeschlossen hat man dieses Problem nicht mehr

Es gibt keinen Strom D. Nenne mir doch bitte die Quelle für deine Aussagen.

HYPATIA schrieb:Dass bewegte Ladungen der Strom "sind" erweist sich als naive Ansicht.

Nochmal. Definition für die Stromstärke [A] = [C/s] (Ladung pro Sekunde)
Die Definition vom Strom beihaltet schon die Ladung.

HYPATIA schrieb:Der physikalisch wirksame elektrische Strom oder >>totale elektrische Strom<< bezeichnet alle klassischen Phänomene, die Ursache eines Magnetfeldes sind

Magnetfelder entstehen durch bewegte Ladungen. Ich rechne dir das gerne einmal vor:

rot B = µ j + µ ε ∂E/∂t

Ist der Stromfluss 0, so wird j = 0.
Betrachten wir also nur einmal den zweiten Teil der Gleichung.

µ ε ∂E/∂t

Was bedeutet die zeitliche Ableitung des Elektrischen Feldes? Dass sich das Feld verändert. Da Ladung erhalten bleibt kann das Elektrische Feld wie geändert werden? Man muss die Ladungen bewegen. Das widerum ist ein elektrischer Fluss, der aber nicht vorhanden sein soll. Also wird der zweite Teil auch 0, weshalb das Magnetfeld 0 ist.

HYPATIA schrieb:Anmerkung: "klassische Phänomene" schließt natürlich Scherze wie magnetische Momente aus

Wie du darauf kommst möchte ich gerne einmal wissen.

HYPATIA schrieb:Wenn du also in einem Halbleiter einen Löcherstrom und einen Elektronenstrom hast, dann addierst du die beiden und hast dann den effektiven Ladungsstrom.

Wie entstehen die Löcher? Indem man Ladungen wegbewegt. Also ist der "Löcherstrom" nichts anderes, als eine Ladungsbewegung.

Ich hoffe, dass du jetzt verstehst, dass
1. Der Elektrische Strom nur eine Ladungsbewegung ist
und
2. Ein Magnetfeld nur durch bewegte Ladungen erzeugt wird.

@Heizenberch
Kommt mir so vor, als ob du einfach nur meckern willst, ohne irgendwas sinnvolles von dir zu geben. Ich habs bereits weiter oben definiert, der totale elektrische Strom setzt sich zusammen aus dem Ladungsstrom und der Verschiebung, also alle klassischen Ursachen für ein Magnetfeld.

Keine Ahnung wen du von was überzeugen willst, aber wenn du einfach stur bei deiner Definition des Stroms als reiner Ladungstransport bleibst dann reden wir aneinander vorbei.

Vielleicht magst du dir ja mal das Durchlesen, vielleicht wird dir dann klarer um was es mir geht ;)
http://uni-ka.the-jens.de/html/exphys2/exse12.htm

Heizenberch schrieb:Ich hoffe, dass du jetzt verstehst, dass
1. Der Elektrische Strom nur eine Ladungsbewegung ist
und
2. Ein Magnetfeld nur durch bewegte Ladungen erzeugt wird.

Ich bin ja ganz froh, dass ich Elektrophysik nicht auf Allmystery studiert hab :D

HYPATIA schrieb:Keine Ahnung wen du von was überzeugen willst, aber wenn du einfach stur bei deiner Definition des Stroms als reiner Ladungstransport bleibst dann reden wir aneinander vorbei.

Dann kläre mich auf. Wie verändert sich denn das E-Feld, wenn sich keine Ladungen bewegen?

Und warum ist die Einheit für die Stromstärke "Ladung pro Zeiteinheit"?

das ist ganz einfach, also schwachsinn ist das du im welltall nichts wiegst.
du bist nur schwerelos wenn du in einem wakehum oder im freien fall bist.
das heißt, wenn ein tennisball auf die erde fällt zieht die erde ihn an, aber die erde würde niemals auf den tennisball fallen.
das hängt von der masse ab. der tennisball ist kleiner als die erde fällt also auf die erde, aber wenn man im weltraum ist muss man erst mal von der masse der erde wegkommen, desswegen auch so viel treibstoff bei spce shuttle starts.
und irgendwann bist du dann weit genug weck von der masse das du schwerelos bist.
aber das heißt nicht das du 0 gramm wiegst.
denn wenn du dann auf dem mond landest hat der mond wieder mehhr masse als du und desswegen wirkt dann wieder ein teil der schwerkraft
und wenn die erde der sonne zum beispiel zu nah kommen würde, dann würde die erde auf die sonne fallen.
so einfach ist das.

keyken schrieb:und irgendwann bist du dann weit genug weck von der masse das du schwerelos bist.
aber das heißt nicht das du 0 gramm wiegst.

Natürlich ist man in der Schwerelosigkeit 0 g schwer. Deshalb heisst es Schwerelosigkeit.

@keyken
Setze nicht Masse und Gewicht gleich ^^ Masse behält man, egal wo man sich befindet. Das Gewicht hängt vom Bezugspunkt ab.

Was meinst du hier mit:

[...] du in einem wakehum [...] bist.

Ich meinst du Vakuum? Wenn ja, was soll das mit dem Gewicht zu tun haben?

@kain34

Es wäre theoretisch möglich, die Masse zu verdichten und somit eine höhere Anziehungskraft künstlich zu erschaffen. Wenn ein Stern zu einem schwarzen Loch wird, so verdichtet sich die Materie und man spricht dann von entarteter Materie. Anscheinend wird der Graviton Effekt hier um das millionen Fache verstärkt. Verursachte der Stern nur eine Beule im Raum-Zeit kontinuum ist es nun ein Loch. Man könnte Platten so herstellen und in Raumschiffen einbauen. Also grob ausgesprochen eine hauchdünne Folie aus Neutronenmaterie oder Black-Hole Materie. Schwerkraft hängt also nicht nur von Masse und Distanz ab sondern auch von der Art der Masse (verdichtete Masse, entartete Masse usw..). Wäre doch eine Idee?

Es wäre theoretisch möglich, die Masse so zu verdichten und somit eine höhere Anziehungskraft künstlich zu erschaffen. Wenn ein Stern zu einem schwarzen Loch wird, so verdichtet sich die Materie und man spricht dann von entarteteter Materie. Anscheinend wird der Graviton Effekt hier um das millionen Fache verstärkt.

Bei einer Verdichtung von Materie ändern sich die Gezeitenkräfte. Die Gravitation wird dadurch aber nicht erhöht.