Ist es Zufall, dass unser Raum 3 Dimensionen hat und in der Elektrodynamik elektrische Felder, magnetische Felder und Bewegung im Prinzip senkrecht zueinander?

Habe dazu mal ChatGPT befragt, hier die Antwort:

Die Frage, ob die dreidimensionale Natur des Raums und die orthogonalen Beziehungen zwischen elektrischen Feldern, magnetischen Feldern und Bewegungen Zufall sind, berührt tiefere physikalische und mathematische Konzepte.
Dimension des Raums: Die dreidimensionale Struktur unseres Raums ist eine beobachtete Eigenschaft der Welt, wie wir sie kennen. Es gibt physikalische Theorien, die die Dimensionen des Raums zu erklären versuchen, und in der Regel wird angenommen, dass unsere physikalischen Gesetze in der drei-dimensionalen Struktur, in der wir leben, formuliert sind. In der Stringtheorie beispielsweise wird angenommen, dass es zusätzliche, komprimierte Dimensionen gibt, die für uns nicht direkt zugänglich sind.
Elektrodynamik: In der klassischen Elektrodynamik von Maxwell sind die elektrischen und magnetischen Felder Vektoren, die in einem dreidimensionalen Raum definiert sind. Die Beziehung zwischen diesen Feldern und der Bewegung von Ladungen führt zu den bekannten Maxwell-Gleichungen. Es ist bemerkenswert, dass die Lorentz-Transformation, die die relativistische Beziehung zwischen Raum und Zeit beschreibt, auch die Tatsache berücksichtigt, dass die Felder und die Bewegungen zueinander orthogonal sind.
Interdependenz: Die orthogonalen Beziehungen zwischen elektrischen Feldern (E), magnetischen Feldern (B) und der Geschwindigkeit (v) sind aus der Struktur der Maxwell-Gleichungen heraus verständlich. Diese Beziehungen sind nicht willkürlich, sondern resultieren aus den symmetrischen Eigenschaften der Raum-Zeit und der Natur, wie elektrische und magnetische Felder interagieren.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Dimensionen des Raums und die orthogonalen Beziehungen in der Elektrodynamik nicht einfach Zufall sind, sondern tiefere physikalische Gesetze widerspiegeln. Es bleibt jedoch eine offene Frage, warum sich die Natur auf diese Weise manifestiert und ob es grundlegende theoretische Prinzipien gibt, die für die dreidimensionale Realität und die beobachteten Zusammenhänge verantwortlich sind.

Kann man also vielleicht annehmen, dass unsere Vorstellung von Raum und Zeit daher kommt, dass sich unser Leben, unsere Wahrnehmungen letztlich komplett auf Elektrodynamik-Ebene abspielt? Elektromagnetische Wellen aller Art eh, Berührungen aber auch, es berühren sich doch "nur" Elektronenschalen.

Gravitation spüren wir auch nur per Effekte auf genannter Weise, selbst Denken basiert darauf.

Wir nehmen so gesehen nur bestimmte Eigenschaften von Dingen, nie die Dinge selbst.

Wie seht ihr das?

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Häufiges Missverständnis der Elektrodynamik?

Guten Tag,

Mich interessiert einfach nur mal ob ihr auch dieses Missverständnis der Elektrodynamik bezüglich der Stromübertragung hattet.

Es ist nämlich so, das viele Menschen glauben, der Strom werde durch die Elektronen im Leiter einer Schaltung übertragen. In Wirklichkeit erfolgt die Energieübertragung durch die elektrischen Felder, während die Elektronen im Leiter nur eine Driftbewegung ausführen. Das elektrische Feld erzeugt eine Kraft auf die Elektronen, die dann durch den Leiter strömen.

Elektrische Felder sind Felder welche bei einem Potentialunterschied (Spannung) zwischen dem Positiven und Negativen Pol durch eine Spannungsquelle in einer Schaltung auftreten. Ein Elektrischen Feld beeinflusst alle geladenen Teilchen und erstreckt sich über den gesamten Leiter. Das Feld beeinflusst ebenfalls umgebende elektrisch geladene Komponente und Leiter in der Schaltung. Das führt zur Übertragung von elektrischer Energie. Sprich drahtlose Energieübertragung durch das übertragen von elektrischen Energie über die Elektromagnetischen Felder.

Ein weiteres Missverständnis betrifft die Geschwindigkeit der Elektronen. Obwohl der elektrische Strom fast sofort zu fließen beginnt, bewegen sich die Elektronen selbst nur mit einer sehr geringen Driftgeschwindigkeit. Die elektrischen Felder sorgen jedoch für eine schnelle Signalübertragung in der Schaltung.

(Das kann man alles mit Hilfe den Maxwell Gleichungen beweisen jedoch würde das zu lange dauern)

Insgesamt ist es also tatsächlich so, dass es die elektrischen Felder sind, die die Energieübertragung ermöglichen, während die Elektronen lediglich eine relativ langsame Driftbewegung ausführen.

LG

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Geschwidnigkeit von Elektronen im Elektronenstrahl?

Fatto diretto al punto (Ich komme direkt zum Punkt, wie der Italiener sagen würde).

Ein zylinderförmiger Elektronenstrahl hat einen Durchmesser von 0.5 mm. Der Strahl enthält 2 × 10^8 Elektronen pro Kubikmillimeter. Die Energie der Elektronen beträgt 0.3 keV.

a) Wie schnell sind die Elektronen im Elektronenstrahl?

b) Berechnen Sie den elektrischen Strom.

c) Der Elektronenstrahl durchläuft ein transversales magnetisches Feld von 2 Tesla. Berechnen Sie den Krümmungsradius der Kreisbahn im Magnetfeld.

Jensek81'scher Ansatz

a) E_kin = 1/2 m v²

Umformen zu v = Wurzel (2 E / m)

E = 0,3keV = 0,3 * 10³ * (1,6022*10^-19)

m = 9,11*10^-31 kg

Einsetzen: v = Wurzel (2 E / m) = v = Wurzel (2 * 0,3 * 10^-3 / (9,11*10^-31 kg))

= 10272468,08 m/s

b) Stromstärke Elektronenstrahl

I = n * e * A * v

n = Dichte = 2 * 10^-8 e/cm³ = 2*10^-14 e/m³

e = 1,6022 * 10^-19 C

A = π r², wobei d = 2 * r (da Zylinder) =>> 0,5 mm = 2 * r => r = 0,25 mm = 0,00025 m

V = 10272468,08 m/s (aus vorheriger Aufgabe)

Einsetzen: I = n * e * A * v = 2 * 10^-14 e/m³ * 1,6022 * 10^-19 C * π * (0,0025m)² * 10272468,08 m/s

= 6,46 * 10^-5 A

c) r = (mv)/(e*B)

= (9,11*10-31 kg * 10272468,08 m/s) / (1,6022*^10^-29 * 2 T) = 2,92*10^-5 m

Stimmt das so? Insbesodnere die 10272468,08 m/s erscheinen mir doch sehr skrupellos...

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