Forum: HF, Funk und Felder Beschleunigung eines Magneten, muss zusätzlich Arbeit aufgewendet werden?


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
von Martin (Gast)


Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

eine Masse m soll beschleunigt werden. Die dazu aufzuwendende Arbeit ist 
Wb = F*s oder Wb = m*a*s. Die benötigte Energie zur Beschleunigung der 
Masse hängt also nur von der Masse m selbst, sowie dem Weg ab.

Nun die Frage: Verhält es sich bei einem Magneten (im Vakuum) genauso? 
Der Magnet erzeugt ja ein Magnetfeld, welches sich mit 
Lichtgeschwindigkeit in den Raum hinein ausbreitet. Natürlich wird das 
Magnetfeld über relativ kurze Distanz ziemlich schwach (etwa 1/r^2). 
Muss der Magnet nun gegen sein eigenes Magnetfeld ankämpfen, also 
zusätzliche Beschleunigungsarbeit leisten, oder läuft das Magnetfeld 
losgelöst vom Magnet ohne Rückwirkung auf ihn selbst weiter? Welche 
Rolle spielt in diesem Fall das elektrische Feld?

Diese Frage soll für zwei Bewegungen des Magneten gelten:

1. Bewegung auf gerader Bahn entlang einer x-Achse.

2. Bewegung auf einer Kreisbahn.
Im zweiten Fall könnte der Magnet ja (theoretisch bei sehr hohen 
Geschwindigkeiten) in sein eigenes Magnetfeld hineinlaufen...? Es fällt 
dem Magnet also etwas schwerer sich in eine Kurve hineinzubewegen.? Oder 
stimmt dies nicht?

Vielen Dank,
Martin

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Martin schrieb:
> eine Masse m soll beschleunigt werden. Die dazu aufzuwendende Arbeit ist
> Wb = F*s oder Wb = m*a*s. Die benötigte Energie zur Beschleunigung der
> Masse hängt also nur von der Masse m selbst, sowie dem Weg ab.

Das sind nicht die Formeln für die kinetische Energie, sondern für die 
potentielle Energie in einem Schwerefeld.

> Nun die Frage: Verhält es sich bei einem Magneten (im Vakuum) genauso?
> Der Magnet erzeugt ja ein Magnetfeld, welches sich mit
> Lichtgeschwindigkeit in den Raum hinein ausbreitet. Natürlich wird das
> Magnetfeld über relativ kurze Distanz ziemlich schwach (etwa 1/r^2).
> Muss der Magnet nun gegen sein eigenes Magnetfeld ankämpfen, also
> zusätzliche Beschleunigungsarbeit leisten, oder läuft das Magnetfeld
> losgelöst vom Magnet ohne Rückwirkung auf ihn selbst weiter? Welche
> Rolle spielt in diesem Fall das elektrische Feld?

Ein beschleunigter Magnet wird auf jeden Fall elektromagnetische 
Strahlung abstrahlen, wofür natürlich Energie benötigt wird.

von Noch alle Tassen im Schrank? (Gast)


Bewertung
-3 lesenswert
nicht lesenswert
@ TO

Solche genialen Fragestellungen erfordern die Anwesenheit von Kurt.

von Martin (Gast)


Bewertung
-2 lesenswert
nicht lesenswert
Ein beschleunigter Magnet wird auf jeden Fall elektromagnetische
  Strahlung abstrahlen, wofür natürlich Energie benötigt wird.

Welchen Gesetzen folgt diese elektromagnetische Strahlung eines 
beschleunigten Magneten?

von Martin (Gast)


Bewertung
-2 lesenswert
nicht lesenswert
Martin schrieb:
> Ein beschleunigter Magnet wird auf jeden Fall elektromagnetische
> Strahlung abstrahlen, wofür natürlich Energie benötigt wird.
>
Welchen Gesetzen folgt diese elektromagnetische Strahlung eines
beschleunigten Magneten?

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
Martin schrieb:
> Welchen Gesetzen folgt diese elektromagnetische Strahlung eines
> beschleunigten Magneten?

Na, wie immer bei Elektromagnetismus:
https://de.wikipedia.org/wiki/Maxwell-Gleichungen

Eines der Standardwerke für die Thematik ist "der" Landau/Lifschitz:

https://www.amazon.de/Lehrbuch-theoretischen-Physik-Lew-Landau/dp/3808555882/

: Bearbeitet durch User
von Martin (Gast)


Bewertung
-2 lesenswert
nicht lesenswert
Andreas S. schrieb:
> Martin schrieb:
>> Welchen Gesetzen folgt diese elektromagnetische Strahlung eines
>> beschleunigten Magneten?
>
> Na, wie immer bei Elektromagnetismus:
> https://de.wikipedia.org/wiki/Maxwell-Gleichungen
>

Das ist wahr. Aber ich bräuchte schon eine gelöste Gleichung für den 
Fall eines Beschleunigten Magneten. Kennt die jemand?

von Sven B. (scummos)


Bewertung
-2 lesenswert
nicht lesenswert
Martin schrieb:
> Andreas S. schrieb:
>> Martin schrieb:
>>> Welchen Gesetzen folgt diese elektromagnetische Strahlung eines
>>> beschleunigten Magneten?
>>
>> Na, wie immer bei Elektromagnetismus:
>> https://de.wikipedia.org/wiki/Maxwell-Gleichungen
>>
>
> Das ist wahr. Aber ich bräuchte schon eine gelöste Gleichung für den
> Fall eines Beschleunigten Magneten. Kennt die jemand?

Was willst du damit? Das wird in keiner realen nicht-wissenschaftlichen 
Anwendung eine Rolle spielen.

von Martin (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Sven B. schrieb:

> Was willst du damit? Das wird in keiner realen nicht-wissenschaftlichen
> Anwendung eine Rolle spielen.

Ähhhhhhhhhm, ich wills halt wissen. Deswegen stelle ich hier die Frage.

von Noch alle Tassen im Schrank? (Gast)


Bewertung
-3 lesenswert
nicht lesenswert
Martin schrieb:
> Andreas S. schrieb:
>> Martin schrieb:
>>> Welchen Gesetzen folgt diese elektromagnetische Strahlung eines
>>> beschleunigten Magneten?
>>
>> Na, wie immer bei Elektromagnetismus:
>> https://de.wikipedia.org/wiki/Maxwell-Gleichungen
>>
>
> Das ist wahr.

Wenn du das weißt, dann kann du ...

> Aber ich bräuchte schon eine gelöste Gleichung für den
> Fall eines Beschleunigten Magneten.

... die Gleichung auch selbst aufstellen bzw. lösen. Ansonsten, einfach 
auf Kurt warten.

von Maxe (Gast)


Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
Ich koennt mir vorstellen, dass nicht die Beschleunigung ursaechlich ist 
fuer die elektromagnetischen Wellen, sondern die Bewegung. Also die 
Geschwindigkeit. Die oertlich eine Magnetfeldaenderung verursacht. 
Vielleicht hilft das bei der Formelsuche.

von M.A. S. (mse2)


Bewertung
-2 lesenswert
nicht lesenswert
Noch alle Tassen im Schrank? schrieb:
> Solche genialen Fragestellungen erfordern die Anwesenheit von Kurt.
Von dem habe ich sehr lange kein Lebenszeichen mehr gesehen. Muss man 
sich sorgen?

Beitrag #6443500 wurde von einem Moderator gelöscht.
von my2ct (Gast)


Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
Martin schrieb:
> Natürlich wird das Magnetfeld über relativ kurze Distanz ziemlich
> schwach (etwa 1/r^2).

Eher nicht. Magnetische Monopole sind ausgesprochen selten.
Wahrscheinlich handelt es sich bei dir um einen magnetischen Dipol.

Beitrag #6443516 wurde von einem Moderator gelöscht.
Beitrag #6443613 wurde von einem Moderator gelöscht.
von Sven B. (scummos)


Bewertung
2 lesenswert
nicht lesenswert
Maxe schrieb:
> Ich koennt mir vorstellen, dass nicht die Beschleunigung ursaechlich ist
> fuer die elektromagnetischen Wellen, sondern die Bewegung. Also die
> Geschwindigkeit. Die oertlich eine Magnetfeldaenderung verursacht.
> Vielleicht hilft das bei der Formelsuche.

Das kannst du dir vorstellen, das ist aber falsch. ;)

Das ist leicht zu sehen, indem du dich einfach in das Bezugssystem des 
Magneten setzt. Wenn der sich unbeschleunigt, also geradlinig 
gleichförmig bewegt, passiert nichts.

von brob (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Naja - streng genommen wird auch ein nicht magnetischer Körper mehr 
Energie zum Beschleunigen benötigen, als die klassische Physik erahnen 
lässt. Eine beschleunigte Masse strahlt nähmlich noch Gravitationswellen 
ab, die ebenfalls Energie transportieren.

Beitrag #6443820 wurde von einem Moderator gelöscht.
Beitrag #6444056 wurde von einem Moderator gelöscht.
Beitrag #6444281 wurde von einem Moderator gelöscht.
von n. (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@Andreas S.
> Ein beschleunigter Magnet wird auf jeden Fall elektromagnetische
Strahlung abstrahlen, wofür natürlich Energie benötigt wird.

Wo ist hier die Wechselwirkung, die zur Abstrahlung führt? Es war keine 
Rede davon, dass sich der Magnet in einem E- oder H-Feld bewegt.

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
n. schrieb:
> Wo ist hier die Wechselwirkung, die zur Abstrahlung führt? Es war keine
> Rede davon, dass sich der Magnet in einem E- oder H-Feld bewegt.

Der Magnet erzeugt selbst genau das H-Feld bzw. B-Feld, in welchem durch 
die Bewegung das zugehörige elektrische Feld induziert wird:

rot E = -dB/dt

Aber wie schon zuvor erwähnt, führt dies allein noch nicht zur Erzeugung 
elektromagnetischer Energie, da dies im Bezugssystem des bewegten 
Magneten zu einer Verletzung des Energieerhaltungssatzes führen würde.

Für nichtrelativistische Geschwindigkeiten und periodische Schwingungen 
und somit Beschleunigungen erhält man einen Hertzschen Dipol, für 
lineare Bewegungen kann man über ein Die Liénard-Wiechert-Potential 
gehen. Dort findet man zwar zunächst nur die elektrische Ladung, aber 
diese bzw. deren Rotation lässt anhand des obigen Induktionsgesetzes aus 
dem zeitlichen Gradienten des magnetischen Flussdichte gewinnen.

von Kurt (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Noch alle Tassen im Schrank? schrieb:
> @ TO
>
> Solche genialen Fragestellungen erfordern die Anwesenheit von Kurt.

... und die Nutzung der relativistischen Gleichungen für die Ausbreitung 
von Wellen im Vakuum, sowie deren Wirkung auf sich schnell bewegende 
Teilchen, wenn der Magnet anfängt, relevante Geschwindigkeiten zu 
entwickeln.

Eine Beschleunigungsarbeit wird von dem System geleistet, das den 
Magneten beschleunigt. Im Fall eines schweren Planeten dadurch, dass er 
seine Kreisbahn minimal ändert.

von n. (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi Andreas,

vielen Dank für die ausführliche Erläuterung - das ist nachvollziehbar.

Grüße
n.

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Kurt schrieb:
> Eine Beschleunigungsarbeit wird von dem System geleistet, das den
> Magneten beschleunigt. Im Fall eines schweren Planeten dadurch, dass er
> seine Kreisbahn minimal ändert.

Jede Bewegung auf einer Kreisbahn ist beschleunigt, da sich zu jedem 
Zeitpunkt die Bewegungsrichtung ändert.

von Martin (Gast)


Bewertung
-1 lesenswert
nicht lesenswert
Danke für die rege Beteiligung. Eine Antwort auf meine Fragen scheint 
mir noch nicht ersichtlich zu sein.-) Helft mir bitte auf die Sprünge.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.