Für Anfänger

gibt es eine Einführung in die Thematik des kosmischen  Plasmas unterstützt durch Youtube Movies

Der Leitfaden

der Elektro- dynamik ist die Voraussetzungen, um die Eigen- schaften des Plasmas, des Aggregatzustandes, in dem sich der Kosmos zu mehr als 99% befindet, zu verstehen..  

Missverständnisse

sind der Grund, warum viele Leute die Ideen des Elektrischen Universums ablehnen. Hier wird mit den Missverständnissen aufgeräumt.

Unter dem Menüpunkt

      Blogs/ Ideensammlung

werden archeologische Artefakte

und mythologische Überlieferungen

von  David Talbott in einer

Podcastserie gedeutet. Diese

Deutungen sind jedoch physikalisch

nicht haltbar.

SpaceNews

In    Kurzfilmen    mit    deutschen Untertiteln      werden      die      neuesten Erkenntnisse      über      den      Kosmos dargestellt.

Neu: siehe SpaceNews 2019

unterstützt von  Mugglebibliothek.
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Willkommen bei einer

Stimme für das

Elektrische Universum

l etzte Änderung: 08.05.2019

APPENDIX II

DIE ELEKTROMAGNETISCHEN FELDGLEICHUNGEN

EINLEITUNG

Maxwells   Gleichungen   und   das   Gesetz   der   Lorentzkraft   zusammen   umfassen   die   EM-Feldgleichungen,   d.h., jene    Feldgleichungen,    die    die    Wechselwirkungen    geladener    Teilchen    in    der    Umgebung    von    elektrischen    und magnetischen Feldern bestimmen und die daraus resultierenden Effekte auf das EM-Feld. Für   die   Erleichterung   der   Erklärung   werden   nachfolgend   “Felder”   so   gedacht,   als   ob   sie   eine   unabhängige physikalische   Realität   besitzen   würden.      Das   tun   sie   aber   nicht   wirklich.      Die   Nutzung   von   Feldern   ist   eine   Hilfe   beim Verständnis,   wie   Kräfte   auf   wirkliche   Teilchen   wirken   und   von   diesen   beeinflusst   werden   und   wie   die   Positionen (Koordinaten)   solcher   Teilchen   zu   einem   gegebenen   Zeitpunkt   existieren   können   oder   innerhalb   eines   Zeitintervalls variieren   können.   Feldlinien   sind   auch   praktische   schriftliche   Hilfen   beim   Verständnis   dessen,   was   physikalisch   vor sich   geht   und   sind   nicht   “real”.      Ein   oft   genutztes   Beispiel   sind   der   Satz   von   Linien   oder   Konturen   gleicher   Höhe relativ   zu   einem   fixen   Referenzwert,   oft   zu   finden   auf   topographischen   Karten   von   Landgebieten   und   variierende Druckverteilungen   auf   Wetterkarten.   Solche   Linien   existieren   nicht   als   physikalische   Entititäten;   sie   können   aber   für die   Berechnung   und   Visualisierung   von   einfachen   oder   komplexen   Phänomenen   benutzt   werden,   doch   sie   selber bewirken   keine   Veränderungen   oder   Positionsänderungen   oder   üben   Kraft   auf   irgendetwas   aus.      Die   Vorstellung,   dass sie   real   seien   wird   Verdinglichung   genannt.   Sie   können   aber   eine   praktische   Hilfe   beim   besseren   Verständnis   sein, doch es ist inkorrekt zu sagen, dass Feldlinien irgendeiner Art real seien oder etwas “tun” würden. Die   Schlussfolgerungen   der   Maxwellschen   Gleichungen   und   der   ihr   zugrunde   liegenden   Forschungen   sind folgende: 1 . Ein statisches elektrisches Feld kann in Abwesenheit eines Magnetfeldes existieren,  z.B., ein Kondensator mit einer statischen Ladung Q hat ein elektrisches Feld ohne ein magnetisches Feld. 2 . Ein konstantes magnetisches Feld kann existieren ohne ein elektrisches Feld; z.B., ein Leiter mit konstantem Strom I hat ein Magnetfeld ohne ein elektrisches Feld. 3 . Wo elektrische Felder zeitabhängig sind, muss ein magnetisches Feld ungleich Null existieren. 4 . Wo magnetische Felder zeitabhängig sind, muss ein elektrisches Feld ungleich Null existieren. 5 . Magnetische Felder können auf zwei Wegen erzeugt werden, außer durch Permanentmagnete: durch einen elektrischen Strom oder durch ein sich änderndes elektrisches Feld. 6 . Magnetische Monopole können nicht existieren; alle Linien des magnetischen Flusses sind geschlossene Schleifen.

DAS LORENTZKRAFT-GESETZ

Das   Gesetz   der   Lorentzkraft   drückt   die   Gesamtkraft   aus,   denen   ein   geladenes   Teilchen   durch   elektrische   und magnetische   Felder   ausgesetzt   ist.   Die   resultierende   Kraft   diktiert   die   Bewegung   des   geladenen   Teilchens   durch   die Newtonsche Mechanik. F = Q(E + U×B) (erinnert sei daran, Vektoren sind fett gedruckt) wobei   F    die   auf   das   Teilchen   wirkende   Lorentz-Kraft   ist,   Q   die   Ladung   des   Teilchens;   E    ist   das   elektrische   Feld (und Richtung); und B  ist die magnetische Flussdichte und -richtung. Man   beachte,   dass   die   Kraft   wegen   des   elektrischen   Feldes   konstant   ist   und   in   Richtung   von      E    wirkt,   so   dass eine   konstante   Beschleunigung   in   Richtung   von      E   verursacht   wird.   Die   Kraft   ist   jedoch   wegen   der   Kombination   der Geschwindigkeit    der    Teilchen    und    dem    magnetischen    Feld        orthogonal        zur    Ebene    von        U     und    B     wegen    des Kreuzproduktes   der   zwei   Vektoren   in   der   Vektorrechnung   (Anhang   I).   Das   magnetische   Feld   wird   deshalb   die   Teilchen veranlassen, sich in einem Kreis in einer Ebene vertikal zum magnetischen Feld zu bewegen. Wenn   B    und   E    parallel   (wie   in   einer   Situation   feldausgerichteten   Stroms)   verlaufen,   dann   wird   ein   geladenes Teilchen,   das   sich   radial   in   Richtung   der   Felder   annähert,   gezwungen   werden,   sich   auf   einem   spiralförmigen   Pfad, ausgerichtet   in   Richtung   des   Feldes   zu   bewegen.   Das   heißt   sozusagen,   dass   das   Teilchen   sich   spiralförmig   um   die Magnetfeldlinien herum bewegt als Ergebnis der Lorentz-Kraft und in Richtung des Feldes E beschleunigt.

WEITERE DISKUSSION VON MAXWELLS GLEICHUNGEN

Die     Maxwellschen     Gleichungen     sind     das     Ergebnis     der     Vereinigung     der     experimentellen     Ergebnisse verschiedener   Pioniere   der   Elektrik   in   eine   praktische   Formel,   deren   Namen   die   einzelnen   Gleichungen   noch   erhalten. Sie   werden   mit   Mitteln   der   Vektorrechnung   ausgedrückt   und   dürfen   mit   gleicher   Gültigkeit   entweder   in   der   Punktform (Differential) oder in der Integralform erscheinen. Die    Maxwellschen    Gleichungen    können    als    allgemeiner    Satz    ausgedrückt    werden,    anwendbar    auf    alle Situationen     und     als     “Freiraum”-Satz,     ein     Spezialfall,     anwendbar     nur     dort,     wo     keine     Ladungen     und     keine Leitungsströme  sind.  Der allgemeine Satz ist der, der auf Plasma angewendet wird: Wo E  ist der elektrische Feldintensitätsvektor in in Newtons/Coulomb (N/C) oder Volts/Meter (V/m) D  ist die elektrische Flussdichte in C/m 2 D = εE für ein isotropisches Medium der Permitivität ε H  ist die magnetische Feldstärke und –richtung in Ampere/Meter (A/m) B  ist die Magnetflussdichte in A/Nm, oder Tesla (T); B = μÊH für ein isotropisches Medium der Permeabilität μÊ J c   ist die Stromleiterdichte in A/m 2 J c  = σÐE für ein Medium der Leitfähigkeit σÐ ρÏ  ist die Ladungsdichte C/m 3 Das   Gaußsche   Gesetz    sagt   aus,   dass   “der   elektrische   Gesamtfluss   (in   Coulombs/m2)   aus   einer   geschlossenen Oberfläche gleich der Nettoladung ist, die innerhalb dieser Oberfläche eingeschlossen ist”. Per   Definition    stammt   der   elektrische   Fluss   ψ   von   einer   positiven   Ladung   und   endet   in   einer   negativen   Ladung. In   Abwesenheit   eines   negativen   Ladung   endet   der   Fluss   “im   Unendlichen”.   Wenn   mehr   Fluss   aus   der   Region   erfolgt als in die Region, dann muss die Region eine Quelle des Flusses enthalten,  d.h.  eine positive Nettoladung. Das   Gaußsche   Gesetz   entspricht   dem   gesamten   (netto) Ausfluss,   der   durch   eine   geschlossene   Oberfläche   einer 3D-Region   (d.h.   eine   Oberfläche,   welche   die   Region   völlig   umhüllt)   zu   der   positiven   Nettoladung   innerhalb   des   von   der Oberfläche   eingeschlossenen   Raumes   fließt.   Ein   Nettofluss,   der   in   eine   geschlossene   Oberfläche   fließt,   deutet   eine negative Nettoladung innerhalb derselben an. Man   beachte,   dass   es   nicht   von   Belang   ist,   von   welcher   Größe   die   umhüllende   Oberfläche   ist   –   der   Gesamtfluss wird   derselbe   sein,   wenn   die   eingehüllte   Ladung   dieselbe   ist.      Eine   gegebene   Menge   des   Flusses      entspringt   einer Ladungseinheit   und   wird   in   Abwesenheit   einer   negativen   Ladung   im   Unendlichen   enden.   Im   Fall   einer   isolierten einzelnen   positiven   Ladung   wird   zum   Beispiel   jede   Kugel,   die   um   sie   gezeichnet   wird,   den   gleichen   Gesamtfluss erhalten.   Die   Fluss- Dichte    D    wird   in   dem   Umfang   reduziert   (abnehmen   pro   Flächeneinheit)   in   dem   die   Fläche   der   Kugel zunimmt. Das   Gaußsche   Gesetz   für   Magnetismus   besagt,   dass   “   der   gesamte   Magnetfluss   aus   einer   geschlossenen Oberfläche Null ist”. Ungleich   dem   elektrischen   Fluss,   welcher   von   Ladungen   stammt   und   an   ihnen   endet,   sind   die   Linien   des Magnetflusses    geschlossene    Kurven    ohne    Anfangs-    oder    Endpunkt.    Das    ist    eine    Folge    der    Definition    der Magnetfeldstärke    H ,    die    sich    aus    einem    Strom    (siehe    Amperes    Gesetz ,    unten)    und    der    Definition    der    mit    H   verbundenen Kraft wie der magnetischen Flussdichte B  = μ H  in Tesla (T) oder Newton pro Ampermeter (N/Am) ergibt. Deshalb   müssen   alle   magnetischen   Flusslinien,   die   eine   Region   durch   eine   geschlossene   Oberfläche   betreten, diese   Region   an   einer   anderen   Stelle   derselben   Oberfläche   verlassen.   Eine   Region   kann   nicht   irgendwelche   Quellen oder Senken haben. Das ist gleichbedeutend mit dem Statement, dass magnetische Monopole nicht existieren. Amperes Gesetz mit Maxwells Korrekturen Amperes Gesetz basiert auf dem Biot-Savart-Gesetz dH = (I dl×~a r ) / 4πÎR 2 welches   besagt,   dass   “ein   Differential   ( d.h .,   ein   winziges   Segment   einer)   magnetischen   Feldstärke   d H    an   jedem Punkt   sich   aus   einem   Differential   Stromelement   I   d I      eines   geschlossenen   Strompfades   eines   Stroms   I      ergibt.   Die magnetische   Feldstärke   verändert   sich   umgekehrt   im   Quadrat   der      Entfernung   R   vom   Stromelement   und   hat   eine Richtung,   die   durch   das   Kreuzprodukt   der   von   I   d I   und   dem   Einheitsvektor   a r             der   Linie   gegeben   ist,   die   dem Stromelement   zum   fraglichen   Punkt   beitrat.   Die   magnetische   Feldstärke   hängt   auch   von   dem   Medium   ab,   in   dem   sie gemessen wird. Da   Stromelemente   keine   unabhängige   Existenz   besitzen,   durchlaufen   alle   Elemente   den   gesamten   Strompfad, d.h.,   ein   geschlossener   Pfad   muss   summiert   werden,   um   den   Gesamtwert   der   magnetischen   Feldstärke   an   jedem Punkt zu finden. Deshalb ist: H = ∫ç (I dl×~a r ) / 4πÎR 2 wo das Integral ein geschlossenes Linienintegral ist, welches sich im Unendlichen schließen kann. Daher    wird    zum    Beispiel    ein    unendlich    langer    gerader    filamentärer    Strom    (der    sich    in    der    Unendlichkeit schließt)   ein   konzentrisches   zylindrisches   Magnetfeld   erzeugen,   dass   den   Strom   in   Übereinstimmung   mit   der   Rechte- Hand-Regel mit einer abnehmenden Stärke mit zunehmender Entfernung r  vom Draht umkreist oder: H = (I/2πÎr) a r (beachte   die   Vektornotation   in   zylindrischen   Koordinaten;   die   Richtung   von   H    ist   überall   tangential   zum   Kreis des Radius r) Amperes    Gesetz    kehrt    das    Biot-Savart-Gesetz    wirksam    um    und    besagt,    dass    “das    lineare    Integral    der tangentialen   Komponente   der   Magnetfeldstärke   um   einen   geschlossenen   Pfad   herum   gleich      dem   Strom   ist,   der   durch den Pfad eingeschlossen wird oder ∫çH・Edl = I enc wo das Integral ein geschlossenes lineares Integral ist Alternativ ist per Definition die rot, rot   H  oder Δ× H  = J , , die Stromdichte. Das bedeutet effektiv, dass ein Magnetfeld durch einen elektrischen Strom erzeugt wird. Das   gilt   jedoch   nur   für   zeitabhängige   Ströme   und   statische   Magnetfelder.      Wenn   J c    =   σ E   ,   dann   impliziert   das ebenfalls, dass das elektrische Feld konstant ist. Um   diese   Beschränkungen   zu   überwinden,   sei   es   erlaubt,   eine   zeitabhängige   Stromdichte   und   für   die   korrekte Interpretation    eine    Ausbreitung    der    der    EM-Wellen    anzunehmen.    Maxwell    führte    dazu    einen    zweiten    Term    ein, basierend auf dem Verschiebungsstrom, J D , wo J D  = δÂD/δÂt sich ergibt aus der Rate der Veränderungen des elektrischen Feldes E. Maxwells    Korrektur,    wie    sie    im    überarbeiteten    Gesetz    enthalten    ist,    schreibt    vor,    dass    wegen    des    sich verändernden Flusses ein Magnetfeld entstehen wird. Faradays   Gesetz   sagt   aus,   dass,   wenn   der   magnetische   Fluss   Φ³,   mit   einer   offenen   Oberfläche   (d.h.   durch   eine Schleife)   verbunden   ist,   die   durch   eine   geschlossene   Kurve   C   begrenzt   wird   und   mit   der   Zeit   variiert,   dann   existiert eine Spannung V um C herum”; speziell v = -dΦ³/dt oder, in integraler Form, ∫ç c Edl = -d(∫ç s BdS)/dt für eine ebene Fläche S und B  normal zu S Deshalb    ergibt    sich,    wenn    sich    B     mit    der    Zeit    verändert,    dass    es    dort    ein    E-Feld    geben    muss    oder    ein veränderliches magnetisches Feld ein elektrisches Feld erzeugt. Das   Minuszeichen   in   der   Gleichung   oben   deutet   an,   dass   Lenz   Gesetz,   namentlich   “die   Spannung,   erzeugt durch   einen   sich   verändernden   Fluss,   eine   Polarität   der   Art   hat,   dass   der   in   einem   geschlossenen   Pfad   mitgeführte Strom einen Fluss ergibt, welcher sich der Änderung des Flusses widersetzt”. Im   Sonderfall   eines   Leiters,   der   sich   durch   ein   zeitlich   unabhängiges   Magnetfeld   bewegt,   ist   die   erzeugte Polarität eine solche, dass der Leiter magnetische Kräfte erfährt, die seiner  Bewegung entgegenwirken. Übersetzung H.Täger

Anhang I

Anhang I