Wie überträgt ein elektrischer Leiter Energie? (Versuchsaufbau: Stromkreis bestehend aus Batterie, Leiter und Glühbirne)
Die Elektronen an sich können keine Energie übertragen. Sie sind nur Ursache des elektrischen Feldes.
Der Poynting-Vektor S = E x H beschreibt die Energieflußdichte.
E: elektrisches Feld
H: magnetische Feldstärke
Das Magnetfeld ist aber eine relativistische Erscheinung des elektrischen Coulomb-Feldes. Es beruht auf der relativistischen Längenkontraktion und der daraus resultierenden erhöhten Linienladungsdichte.
Wie kann man sich das jetzt aber praktisch vorstellen, dass das Vektorprodukt aus elektrischem Feld mit sich selbst(?) oder wie (?) Energie überträgt???
Wie überträgt ein elektrischer Leiter Energie?
(Versuchsaufbau: Stromkreis bestehend aus Batterie, Leiter und
Glühbirne)
Hallo, Peter,
in deiner Batterie hast Du die Ursache. Sie wirkt als „Elektronenpumpe“. An einem Pol steht ein Überfluß an freien Elektronen, an ihrem anderen ein Mangel (Spannung nennt man das). über den Leiter (und alle zwischengeschalteten Bauteile) setzt daher ein Ausgleich vom Überfluß zum Mangel ein, die Elektronen beginnen zu wandern, ein Strom beginnt zu fließen.
Das erklärt aber nicht wie die Energie übertragen wird. Wenn man die Elektronen vor und nach der Glühlampe vergleicht, dann haben sie die gleiche Masse, Ladung, Geschwindigkeit.
schau Dir doch mal ein paar Wochen intensiv die Maxwellschen Gleichungen an, vielleicht wird’s dann klarer
Die Poyntingsche Beziehung zwischen momentaner Energiedichte w und momentaner Energieflussdichte (Poynting-Vektor) gibt gerade die Energieerhaltung an:
dw/dt + div S = 0
Das kann man alles aus den Maxwellgleichungen holen, wenn man Physikstudent oder Masochist ist.
In der Tat steckt die Energie im Feld. Sehr zum Leidwesen der Elektrizitätswerke, können doch so Familien, deren Häuser unglücklicherweise nachträglich mit tollen Hochspannungsmasten im Garten verziert wurden, ihre Neonröhren einfach in die Luft hängen und schwupps wirds auch schon hell.
Ich habe übrigens auch schon in irgend einem Museum eine ganz tolle Installation mit „freischwebenden“ Leuchtstoffröhren gesehen.
Ich glaube, praktisch vorstellen kann man sich das nicht mehr wirklich. Aber man kann es mit den Leuchtstoffröhren recht anschaulich demonstrieren
Hallo,
die Betrachtung der Energie so einfach losgelöst als absolute
Größe führt wohl zum Mißverständnis.
Wie überträgt ein elektrischer Leiter Energie?
(Versuchsaufbau: Stromkreis bestehend aus Batterie, Leiter und
Glühbirne)
Die Frage ist erstmal, warum wird überhaupt Energie übertragen.
Die Ursachen ist doch eine Potentialdifferenz zwischen den
2 beteiligten Elektroden. Die Folge ist das elektrisches
Feld, zwischen den Elektoden, welche die Ladungträgern antreibt,
um die Potenzialdiff. auszugleichen.
Bei dem Ausgleich wird dann soviel Energie zurückfließen, wie
vorher in irgend einer Weise zur Trennung aufgebracht werden
mußte.
Die Elektronen an sich können keine Energie übertragen. Sie
sind nur Ursache des elektrischen Feldes.
Wie gesagt, geht es hier nicht um den absoluten Energieinhalt,
sondern nur um eine Potentialdifferenz.
Vereinfacht gesagt ist die unterschiedliche Verteilung der
Ladunggträger die Ursache für das messbare Feld.
Indem die Ladungsträger von der Überschußseite zur Mangelseite
zurückfließen erfolgt eben nur der Ausgleich.
Ist eigentlich genau wie bei 2 nebeneinanderstehenden
Gafäßen mit Flüssigkeit, die duch eine Röhre verbunden werden.
Es fleißt solange, bis in beiden Bottichen der Pegel gleich
hoch ist.
Gruß Uwi
die Ursache dafür ist die Existenz einer elektrischen Feldkonstanten (die Dielektrizitätszahl für Vakuum). Eine Ladungstrenung ist möglich. Deren Existenz bedingt zwischen zwei Punkten (besser: Äquipotentialflächen) im Raum eine Verschiebungsflußdichte. Schließt man nun diese beiden Punkte kurz mit elektrisch leitfähigen Materialien, können sich, wie es Uwi beschrieb, die Potentiale ausgleichen.
Naja…
Mir ist klar das die Energieübertragung über das elektromagnetische Feld geht. Es gibt eine elektrische Komponente (E) und eine magnetische Komponente (H).
Mein Wissenstand: Ein stromdurchflossener Leiter ist von einem Magnetfeld umgeben. Dieses Magnetfeld ist eine relativistische
Erscheinung des elektrischen Feldes. D.h. ohne das Phänomen der relativistischen Längenkontraktion wäre der Leiter nicht von einem Magnetfeld (= Coulomb-Feld aufgrund erhöhter Linienladungsdichte) umgeben.
Wenn ich dies nun weiß, wie kann ich mir vorstellen, dass ein Leiter bzw. die Felder Energie übertragen?
