Führt Elektronenspin zu allen elektromagnetischen Eigenschaften jener?
Hallo an alle Physikexperten 👋,
wir nehmen in der Schule aktuell Magnetismus, bzw. Lorentzkraft und Magnetfeld stromdurchflossener Leiter durch. In der Schule wird uns dass immer nur nach dem Motto: „Das ist so!“ erklärt. Also sprich uns wurde nur die linke-Hand-Regel bzw. Rechte-Hand-Regel beigebracht. Gerade mit der Lorentzkraft habe ich aber so meine Probleme, da ich auch gerne verstehen würde, warum das überhaupt so ist. Bei meinen Recherchen bin ich leider auf nicht viel gestoßen, außer den Elektronenspin.
Meine Frage jetzt also:
Sind die Eigenschaften der Elektronen, also v.a. das erzeugen von Magnetfeldern um Leiter, aber auch die Reaktionen dieser in Magnetfeldern (Lorentzkraft), alle auf den Elektronenspin zurückzuführen, welcher ein magnetisches Dipolfeld erzeugt?
Ich möchte gar nicht unbedingt wissen wie genau, weil ich das vermutlich nicht verstehe. Ist ja immerhin Quantenmechanik, aber dennoch würde ich gerne wissen, ob es zumindest darauf zurückzuführen ist.
Hier nochmal in Bild dazu:
3 Antworten
Sind die Eigenschaften der Elektronen, also v.a. das erzeugen von Magnetfeldern um Leiter, aber auch die Reaktionen dieser in Magnetfeldern (Lorentzkraft), alle auf den Elektronenspin zurückzuführen, welcher ein magnetisches Dipolfeld erzeugt?
nein, magnetfelder durch stromfluss und auch die Lorentz-kraft haben nichts mit dem spin zu tun sondern rein mit der ladung.
soll heißen auch ein bewegtes teilchen ohne spin aber mit elektrischer ladung erzeugt ein magnetfeld.
der hintergrund ist dass elektrische und magnetische felder untrennbar miteinander verknüpft sind und unter bezugssystemwechsel eines ins andere transformiert. ein unbewegtes geladenes teilchen erzeugt nur ein elektrostatisches feld, aber wenn das selbe teilchen in einem relativ dazu bewegten bezugssystem betrachtet wird, dann hat man in diesem dann auch ein magnetfeld. das hat nichts mit dem spin zu tun, sondern ist eine direkte konsequenz des relativitätsprinzips.
Nicht nur, auch die elektrische Ladung des Elektrons ist wichtig. Beides zusammen führt dazu, dass das Elektron ein sog. magnetisches Moment hat. Das Neutron hat zum Beispiel den gleichen Spin wie das Elektron, jedoch keine elektrische Ladung, deshalb ist das magnetische Moment des Neutrons wesentlich geringer (es ist überhaupt nur deshalb ungleich Null, weil das Neutron sich aus elektrisch geladenen Quarks zusammengesetzt ist).
Das unabhängige Eigenschaften. Elektromagnetismus wird über das Photon vermittelt, Spin ist eine Eigenschaft eines Teilchens. Die komplette Elektrodynamik lässt sich auf die Maxwell-Gleichungen zurückführen, diese betrachten aber den Spin gar nicht.