Worin liegt der wesentliche Unterschied zwischen den magnetischen und den elektrischen Kräften?

Wenn ich im Internet recherchiere, bekomme ich oft zu lesen, dass der Unterschied darin liegt, dass die Anziehungskraft von Magneten auf die Pole gerichtet ist. Dahingegen weisen die Kräfte elektrischer Körper aus dem Zentrum heraus isotrop auf jeden Punkt ihrer äußersten Oberfläche. 

Die oft wiederkehrende Wiederholung zeigt mir, dass hier stur auswendig Gelerntes wiedergegeben wird, denn es findet immer dasselbe abstrakte Schema Anwendung, doch das Wesen dieses Unterschieds findet nur wenig Aufmerksamkeit, obwohl es in den Illustrationen klar in den Vordergrund rückt.  

So ähnlich und noch viel komplexer kannst du diverse Erklärungen finden, die dein Unwissen eher vertiefen als über den Unterschied aufzuklären. Abgesehen davon, dass manche Vorgänge auch noch völlig falsche Vorstellungen assoziieren, weil sie tatsächlich falsch dargestellt werden, was allein dem Showeffekt einer Animation geschuldet ist, aber keinesfalls einer wissenschaftlich plausiblen Erklärung nützt.   

So kann man alles zwar als Eselsbrücke gut verstehen, aber damit kann man nicht auf redundante Zusammenhänge schließen. Also: 

Hast du vielleicht eine einfachere, plausiblere Erklärung, worin der Unterschied zwischen den magnetischen Kräften und den elektrischen liegt? 

Denn z.B. die grafischen Erklärungen für eine elektromagnetische Welle nutzen diesen eklatanten Unterschied gerne für ihre Illustrationen – siehe z.B. Wikipedia und zwar auf ganz besonders irreführende Weise. 

Hier also nur die nicht animierte Darstellung:

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Magnetismus, Physik, elektrisches Feld, elektromagnetische Wellen, Magnetfeld
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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Frage zu Magnetfeldern?

Hallo an alle,

meine Freunde und ich zerbrechen uns jetzt schon mehrere Tage über folgende Aufgabe zu Magnetfeldern den Kopf. Alle Tipps sowie Lösungsvorschläge sind willkommen! Danke im Voraus und hoffe wirklich auf ein paar neue Ideen :)

Aufgabe:

Betrachte das abgebildete Beispiel für ein Co-Cu-Co Schichtsystem. Auf einem sehr gut leitfähigen Substrat befinden sich zwei gleich große Cobaltschichten (Co, ferromagnetisch), die durch eine dünne Kupferschicht (Cu, näherungsweise nicht magnetisch) getrennt sind. Durch den direkten Kontakt mit dem Substrat ist die Magnetisierungsrichtung der unteren Cobaltschicht festgelegt. Die Magnetisierung der oberen Cobaltschicht kann aber anders orientiert sein. Ohne äußeres Magnetfeld sind die Magnetisierungsrichtungen der Schichten antiparallel orientiert (Situation A). Ein starkes äußeres Magnetfeld führt zur parallelen Orientierung (Situation B). Senkrecht zum Schichtsystem wird nun eine Spannung angelegt, die zu einem durch Elektronentransport erzeugten Strom führt. Die Spinorientierung der Elektronen ist entweder parallel (→) oder antiparallel (←) zur Magnetisierungsrichtung der unteren Cobaltschicht. Dies führt zu unterschiedlichen elektrischen Widerständen in den Cobaltschichten. Nimm für die Beschreibung des elektrischen Widerstandes folgendes an: • Jeweils die Hälfte der Leitungselektronen hat Spinorientierung → und ←. Die Spinorientierung ändert sich nicht. • In einer Cobaltschicht haben Elektronen, deren Spin parallel zur Magnetisierungsrichtung der Schicht ausgerichtet ist, einen niedrigeren spezifischen Widerstand (ρ↑↑) als Elektronen mit antiparalleler Spinorientierung (ρ↑↓). • Der elektrische Widerstand von Substrat und Kupferschicht ist vernachlässigbar. • Das äußere Magnetfeld beeinflusst die Elektronenbewegung nicht.

a) Erstelle für die Situationen A und B je eine Ersatzschaltskizze für den Stromfluss durch das Co-Cu-Co Schichtsystem

b) Zeige, dass für die Gesamtwiderstände RA und RB des Schichtsystems gilt: RA > RB.

c) Berechne mit Hilfe deiner Ersatzschaltbilder die relative Änderung des Widerstand des Schichtsystems aufgrund des GMR-Effekts. Drücke dein Ergebnis durch das Verhältnis α = ρ↑↑/ρ↑↓ aus.

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Entsteht eine Phasenverschiebung beim Strom und Spannung zusammen oder einzeln, bei einer Induktiven- und Kapazitiven Last?

Also ich weiss, dass eine Phasenverschiebung (Reaktanz) bei der Induktiven Last der Strom Phasenverschoben wird und bei einer Kapazitiven Last die Spannung Phasenverschoben wird, wodurch eine Blindleistung ensteht.

Aber ich habe mir darüber bisschen mehr Gedanken gemacht und kam zur Hypothese, dass bei einem Induktiven- oder Kapazitiven Last beide Parameter (Strom und Spannung) Phasenverschoben werden (bei Wechselstrom).

Zum Beispiel, bei einem Stromkreis wo eine E-Spule vorhanden ist und dieser wird mit Wechselstrom betrieben.

Wenn nun dieser Wechselstom durch diese E-Spule fliesst, ensteht eine Induktivität und dadurch ensteht eine Reaktanz beim Strom, aber wenn sich nun die Stromrichtung ändert, kommt es in der E-Spule zu einer Selbstinduktion, dadurch wirkt ein entgegengesetzter Stromfluss, sowohl auch eine Spannung. Dadurch müsste dann doch nicht nur der Strom Phasenverschoben werden, sondern auch die Spannung oder?

Beim Kondensator (Kapazitiven Last) kann man dies genauso anwenden, nach meiner Hypothese.

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Frage über Physik: Souvenirmagnete haften mal besser und mal schlechter an Magnettafeln?

Hallo Leute, ich habe vor kurzem eine Magnettafel bestellt, weil ich meine Souvenir-Magnete, die ich sammle (ich reise sehr viel und kaufe auf jeder Reise Souvenir-Magnete ein), nicht länger am Kühlschrank kleben haben wollte, sondern sie lieber in meinem Wohnzimmer haben wollte, wo ich sie immer sehen kann.

Jedenfalls ist es so, dass die schweren Souvenir-Magnete irgendwie nicht so gut an meiner Magnettafel haften wie am Kühlschrank. Deshalb bin ich auf die Idee gekommen, die schwereren Magnete erstmal mit anderen Magneten zu "stützen", damit sie nicht herunterfallen. (Also ich platze einen gut haftenden Magneten unter den "wackeligen" Magneten und verhindere dadurch, dass sie nach unten rutschen oder ganz runterfallen).

Meine Frage ist:

Mir ist aufgefallen, dass Magneten, die normalerweise sofort runterrutschen, wenn ich versuche, sie ohne "Support" zu platzieren, haften bleiben, wenn sie vorher gestützt worden sind. Ich glaube, das ist ein physikalischer Effekt, aber ich habe echt keine Ahnung von Physik. Kann mir das jemand von euch vielleicht erklären, warum schwere Magneten haften bleiben, wenn sie vorher gestützt wurden, aber runterrutschen oder abfallen, wenn ich versuche, sie direkt zu platzieren?

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[Physik] Richtung des elektrischen Feldes im Kondensator?

Guten Tag,

ich benötige noch ein bisschen Hilfe, um die Aufgabe unten vollständig zu verstehen. Ich freue mich sehr auf eure hilfreichen Antworten zu meinen Fragen.

  • Die Aufgaben a) und b) habe ich verstanden und bereits gelöst.
  • Die Aufgabe c) ist für mich nicht relevant.
  • Die Aufgabe d) verstehe ich leider noch nicht so gut.
  • Da das Magnetfeld in die Zeichenebene zeigt (Drei-Finger-Regel der linken Hand), werden die Elektronen innerhalb des Kondensators nach unten abgelenkt. Das bedeutet, dass die Lorentzkraft innerhalb des Kondensators nach unten zeigt. Somit muss die Coulombkraft (elektrische Kraft) innerhalb des Kondensators nach oben zeigen. Dies wird erreicht, wenn die untere Platte negativ geladen ist und die obere Platte positiv.
  • Nun bin ich mir aber unsicher, was die Richtung des elektrischen Felds im Kondensator ist, wenn die untere Platte negativ geladen ist und die obere Platte positiv geladen ist.
  • Wie man U (Plattenspannung) berechnet, verstehe ich. Denn die Kondendatorspannung/Plattenspannung ist ja so eingestellt, dass sich die Elektronen im Kondensator unabgelenkt entlang der x-Achse bewegen. Somit muss Fl (Lorentzkraft) = Fc (Coulombkraft) sein.
  • Die Aufgabe e) ist für mich nicht relevant.
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