Liebes Team,
In meinem Skript steht: Es gibt keine magnetischen Monopole: Magnetfeldlinien sind anders als E-Feldlinien immer geschlossen.
Wie kann ich mir das bildlich vorstellen (in einem Feldlinienbild) und was hat das zu bedeuten?
Hallo!
Da kann ich dir leider nicht weiterhelfen, mit Magnetfeldern kenne ich mich nicht so gut aus.
Hallo Meddoc,
eine Feldlinie kann man sich ganz allgemein als eine „Kraftbahn“ im Raum vorstellen, z.B. folgt ein Stein, den ich von einer Brücke aus einer ruhenden Position (Hand) fallen lasse, einer Schwerkraftfeldlinie. Diese ist also senkrecht auf der Erdoberfläche. Die Kraft (auf den Stein)kann man veranschaulichen durch einen Pfeil (mathematisch ist dies ein Vektor), dessen Richtung die Richtung angibt, in der die Kraft wirkt, und die Länge des Pfeils gibt die Stärke der Kraft an. Da die Erdanziehungskraft von der Erdkugel ausgehend bis ins Unendliche wirkt (allerdings mit abnehmender Stärke), wird z.B. ein Körper aus dem Weltall ständig zur Erde hin beschleunigt, wird also immer schneller. Man kann sich also für jeden Punkt der Fallbahn einen Kraftpfeil vorstellen, der immer länger wird, aber immer in Richtung der Feldlinie zeigt. Die Erdanziehungskraft endet im Erdmittelpunkt und damit auch die zugehörige Feldlinie. Da die Schwerkraft natürlich überall im Raum um die Erde wirkt, gibt es natürlich auch unendlich viele Schwerkraftlinien, die alle im Erdmittelpunkt enden. Der Erdmittelpunkt ist also ein „anziehender Pol“ und weil es keine abstoßenden Schwerkräfte gibt, ist dies ein „Monopol“.
Soviel zur anschaulichen Vorstellung einer (Kraft)feldlinie. Da es nun verschiedenartige Kräfte gibt, gibt es auch verschiedenartige Kraftfelder. Im Bereich der Elektrizität gibt es zwei Arten von Ladungen: positive und negative. Bekanntermaßen stoßen sich gleichnamige (z. B. zwei positive)Ladungen ab und ungleichnamige an. Eine negativ geladenes Teilchen (z.B. ein Elektron)zieht ein positiv geladenes Teilchen an. Das Elektron für sich alleine hat also ein Kraftfeld um sich herum wie die Erde ein Schwerkraftfeld, ist also ein negativer Monopol. Die Kraftlinien enden also im Elektron. Das Gleiche aber gilt auch für ein positiv geladenes Teilchen für sich alleine, allerdings beginnen dort die Feldlinien und gehen in den Raum hinaus, also ein positiver Monopol. Bringt man negativ und positiv geladene Teilschen in die Nähe, so gehen die Kraftlinien von der positiven Ladung zur negativen. Sie haben also einen Anfang und ein Ende.
Magnetfelder entstehen als Folge von bewegten elektrischen Ladungen. Fliesen also Elektronen durch einen Draht, entsteht ein magnetisches Kraftfeld senkrecht zum Draht, d.h. die magnetischen Kraftlinien bilden konzentrische Ringe um den Draht. Da ja ein geschlossener Ring keinen Anfang und kein Ende hat, gibt es auch keinen „Pol“, also auch keinen Monopol.
Bildet man aus dem Draht eine Spule und schickt elektrischen Strom hindurch, bilden sich wieder um den Draht die konzentrischen ringförmigen Magnetfeldlinien, alle im gleichen Drehsinn. D.h., alle magnetischen Feldlinien kommen an der einen Seite der Spule heraus und gehen auf der anderen Seite wieder in die Spule hinein. So entsteht ein „Elektromagnet“. Dieser hat nun zwei unterschiedliche Seiten: auf der einen Seite kommen die Kraftlinien heraus („Nordpol“) und auf der anderen Seite gehen sie hinein („Südpol“). Diese Pole sind rein geometrische Bezeichnungen und haben nichts mit den Monopolen der Schwerkraft oder der elektrischen Ladung zu tun. Nochmals: Da alle magnetischen Kraftfeldlinien geschlossene Kurven darstellen und geschlossene Kurven keinen Anfang und Ende haben, gibt es keine magnetischen Monopole.
Ich hoffe, meine Antwort hilft weiter.
Hallo:
Ich werde versuchen darauf zu antworten bitte um Geduld; hatte bis jetzt keine Zeit, bitte deshalb um Entschuldigung.
Ich werde versuchen, elementar zu bleiben; die Maxwell-Gleichungen enthalten alles, sind aber erst am Ende der physikalischen Entwicklung entstanden.
Also bis später
Was ist der Unterschied zwischen offenen und geschlossenen Feldlinien? !1.Teil
Es gibt keine magnetischen Monopole; Magnetfeldlinien sind anders als E-Feldlinien immer geschlossen.
Was bedeuten diese Aussagen und wieso gelten sie ?
Hier im ersten Teil soll erst mal elementar auf die erste Frage eingegangen werden:
Folgende Ausführungen sind teilweise vereinfacht und idealisierend dargestellt; die meisten Aussagen ergeben sich durch Beobachtungen und Experimente, andere sind erst im Rahmen einer Theorie ( durch Mathematisierung ) nachvollziehbar.
Theorien ( auch einfache ) führen zu weiteren Schlussfolgerungen und neuen ( auch experimentellen ) Fragestellungen .
Bei den Ausführungen sollte man bedenken, dass wir zuvorderst nur die 5 Sinne Sehen, Hören, Schmecken, Riechen und Fühlen ( inklusive Temperatursinn usw. ) und die Fähigkeit haben, Theorien zu erfinden, aber auch durch Bauen und verfeinern von Messinstrumenten
über die menschlichen Sinne hinaus zu gelangen.
Folgende experimentelle Tatsachen gelten:frowning: Vieles sind auch Schulversuche im Fach Physik )
Es gibt Stoffe ( Eisenerze ), und künstlich hergestellte Körper, die sich wie Magnete verhalten: d.h. hat der Körper etwa eine Stabform ( Stabmagnet ), so lassen sich 2 markante Stellen ( die Enden des Körpers ) unterscheiden; die Enden üben besonders starke Kräfte auf Eisen aus;
( Versuche mit Eisenfeispänen )
hängt man den Magnet reibungsfrei auf, so zeigt ein Ende ( Nordpol genannt ) in etwa in den geographischen Norden; das andere Ende ( Südpol des Magneten genannt ) in etwa in den geographischen Süden.
Bea.: Den geographischen Norden ( allg. die geographischen Himmelsrichtungen ) kann man durch die Stellung gewisser Sterne am Himmel oder durch den Lauf der Sonne definieren ( hier kommt die Zeit und Ortsmessung ins Spiel ).
(Spätere Überlegungen und Experimente zeigen, dass auch die Erde vereinfacht als Magnet
mit entsprechenden Magnetpolen aufgefasst werden kann; geographischer Nordpol gleich magnetischer Südpol usw. )
( es gibt übrigens verschiedenartige Formen von Magneten wie Hufeisenmagnet usw. )
2 Magnete üben Kräfte über einen größeren Abstand aufeinander aus.
( Hier kommt die Messsung und Definition der Kraft aus der Mechanik ins Spiel ).
Es ergibt sich: Ungleichnamige Pole ziehen sich an, gleichnamige Pole stossen sich ab.
( also 2 Nordpole stossen sich ab. usw. )
Magnete können gewisse andere ( unmagnetische) Stoffe anziehen: Eisen, Cobalt und Nickel und Bestandteile aus diesen.
Die meisten Stoffe werden nicht durch Magnete angezogen wie etwa: Papier, Plastik, die meisten Metalle, Glas, Holz, Gummi usw.
( Man kann sich überlegen, wie man experimentell herausfindet, ob etwa ein Stück Eisen ein Magnet ist oder unmagnetisch ist )
( feinere Messungen und entsprechende Theorien ergeben: alle Stoffe lassen sich magnetisieren; Theorie der para-, dia- und ferromagnetischen Stoffe; alle Stoffe werden von Magneten angezogen oder abgestossen; nur die ferromagn. Stoffe werden durch >einfache