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

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werden archeologische Artefakte

und mythologische Überlieferungen

von  David Talbott in einer

Podcastserie gedeutet.

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

Neu: siehe SpaceNews 2016

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Elektrische Universum

letzte Änderung: 26.04.2017 

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/m2D = 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 Jc  ist die Stromleiterdichte in A/m2Jc = σÐE für ein Medium der Leitfähigkeit σÐ ρÏ  ist die Ladungsdichte C/m3 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 = μH 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×~ar) / 4πÎR2 welches besagt, dass “ein Differential (d.h., ein winziges Segment einer) magnetischen Feldstärke dH an  jedem Punkt sich aus einem Differential Stromelement I dI  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 dI und dem Einheitsvektor ar    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×~ar) / 4πÎR2 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) ar (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 = Ienc 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 Jc = σE , 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, JD , wo JD = 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, ∫çcEdl = -d(∫çs 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