Wirbelfelder
Inhalt Arbeit im Wirbelfeld
Elektrisches Potential im konservativen Feld Joule -1 1 Arbeit beim Verschieben der Ladung φ1=0,8 J/q φ2= -0,2 J/q Probe-ladung q Bezugs-punkt
„Konservative“ Felder Ein Feld, in dem auf geschlossenen Wegen die Summe der Arbeiten Null ist, wird als „konservatives Feld“ bezeichnet In konservativen Feldern ist die Arbeit zwischen zwei Punkten vom Weg unabhängig Formale Schreibweise
Bewegung einer Ladung in einem nicht konservativen elektrischen Feld Elektrische Feldstärke Geschlossener Weg Im „Wirbelfeld“ verschwindet die Arbeit auf einem geschlossenen Weg nicht: Eine Ladung, die sich im Wirbelfeld auf einem geschlossenen Weg bewegt, wird immer schneller Es gibt keine statischen Wirbelfelder: Zum Erhalt eines Wirbelfelds muss ständig elektromagnetische Energie zugeführt werden
Elektrische Feldstärke Versuch Gedankenexperiment: Bau eines „Perpetuum mobile“ durch Rückführung einer geladenen Kugel im „feldfreien“ Raum „hinter den Platten“ eines Kondensators Elektrische Feldstärke Geschlossener Weg
Das „Streufeld“ verhindert ein Perpetuum mobile Elektrische Feldstärke außerhalb des Kondensators Das Feld statisch geladener Platten ist konservativ: Auf einem geschlossenen Weg wird keine Arbeit gewonnen oder verloren: Die zwischen den Platten gewonnenen Energie wird benötigt, um die Ladung im Feld außerhalb der Platten, dem „Streufeld“, zum Ausgangspunkt zurückzuführen
Zusammenfassung In konservativen Feldern ist die Arbeit zur Verschiebung eines Körpers zwischen zwei Punkten unabhängig vom Weg Bei Verschiebung auf „geschlossenen Wegen“ ist daher die Arbeit Null Im Gegensatz dazu: Nicht konservativ sind Wirbelfelder, Sichtbar z. B. ist die nicht verschwindende Arbeit auf geschlossenem Weg an einem im Strömungswirbel eines Flusses im Kreis schwimmenden Holzstück Aber: Es gibt kein statisches Wirbelfeld, ein Wirbelfeld bedarf ständiger Energiezufuhr
Finis 1 Q: „Perpetuum mobile“ im Feld statisch geladener Platten ? Feld im Kondensator „Feldfreier Raum“ Geschlossener Weg
Finis 2 A1: - Gibt es nicht - Feld im Kondensator Streufeld Geschlossener Weg Im Gravitations- und elektrischen Feld ist die Arbeit auf geschlossenen Wegen Null
Finis 3 A2: - Gibt es doch: Im Wirbelfeld - Ein „Wirbelfeld“ Geschlossener Weg Aber: Es gibt keine statischen Wirbelfelder, zum Erhalt eines Wirbelfelds muss ständig Energie zugeführt werden