Elektromagnetische Wechselwirkung

1. Das (rein) Elektrische Feld
   
   
2. Die (rein) elektrische Wechselwirkung
   Abstossung gleich geladener Teilchen - Anziehung gegensätzlich geladener Teilchen
   
   
3. Bewegte Ladungen
• Zwei Leiter mit gleich bewegten Ladungen
• Zwei leiter mit gegenläufig bewegten Ladungen
• Wechsel des Bezugssystems Leiter-> Elektron
  
  
4. Elektromagnetische Wellen
   
   
5. Magnetismus
   
• Kreisstrom
• Spin
• Orbitale - Energieniveau
• Maxwell Gleichungen
  

W i r f a s s e n z u s a m m e n :

Wir sehen, wie man sich mit den alten Lehren von den elektrischen Fluida, mit der Korpuskular- und Wellentheorie des Lichts weiterhin bemüht, alles vom Mechanischen her zu deuten. Im Reiche der elektrischen und optischen Erscheinungen stoßen wir dabei jedoch auf ernste Schwierigkeiten. Die Magnetnadel wird von einer bewegten Ladung beeinflußt, doch hängt die dabei beteiligte Kraft nicht allein von der Entfernung, sondern auch von der Geschwindigkeit der Ladung ab. Sie äußert sich nicht als Abstoßung oder Anziehung, sie wirkt vielmehr senkrecht zu der gedachten Verbindungslinie zwischen Nadel und Ladung.

In der Optik haben wir uns für die Wellentheorie und gegen die Korpuskulartheorie des Lichts entscheiden müssen. Wellen, die sich in einem Medium ausbreiten, zwischen dessen Partikeln mechanische Kräfte walten, haben zweifellos mechanischen Charakter. Wie sieht nun aber das Medium aus, worin sich das Licht ausbreitet? Es besteht gar keine Hoffnung, die optischen Phänomene auf mechanische zurückzuführen, bevor diese Frage nicht geklärt ist, doch sind mit der Lösung dieses Problems verbundenen Schwierigkeiten so groß, daß wir ein solches Vorhaben ganz aufgeben müssen, womit wir allerdings auch das ganze mechanistische Denken als überwunden anzusehen haben.
Albert Einstein /Leopold Infeld,
Die Evolution der Physik, Weltbild Verlag GmbH 1991

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Am Anfang war Faraday

Durch den Feldbegriff wollte Faraday (im 19. Jahrhundert) auch das von Newton ungelöst hinterlassene Problem der Kraftausbreitung lösen. Kräfte sollten nicht auf geheimnisvolle Weise durch den leeren Raum hindurch " wirken", sondern sich im Äther, dem Verlauf der Feldlinien entsprechend von Punkt zu Punkt ausbreiten. Wie einst bei Descartes, sollten die Kräfte durch "Zug" und "Druck" übermittelt werden.
Maxwell formulierte diese Sichtweise:" Faraday sah mit seinem Auge Feldlinien im ganzen Raum, wo die Mathematiker nur Kraftzentren sahen, die sich in einiger Entfernung anzogen. Faraday erblickte ein Feld, wo sie nichts als Abstand sahen. Faraday suchte die Grundlagen für die Veränderung in diesem Feld, wogegen die Mathematiker zufrieden waren, ein Potenzgesetz für die Kraft gefunden zu haben."
Roman Sexl in /1/

Die Vorstellungen Faradays sind wohl das erste und letzte Feldmodell des Elektromagnetismus, das Menschen einmal als anschaulich bezeichnet haben. Faraday entwarf dieses Modell als man noch überzeugt war, dass der Äther den Raum füllt. Faraday glaubte, dass die Quellen der elektrischen Felder in der Lage wären diesen Äther so zu beeinflussen, dass sich seine Bestandteile entlang der Feldlinien zu rotierenden Schläuchen ordnen, die die Feldquellen mit den Feldsenken verbinden...

Bild: Faradays rotierende Schlauchbündel, im Querschnitt dargestellt.
aus Roman U. Sexl, Was die Welt zusammenhält, Maxwells Ätherrausch; Deutsche Verlagsanstalt Stuttgart 1983,  

Die Oberflächen dieser rotierenden Schläuche sollten den sie streifenden Körpern einen Impuls vermitteln. Wenn sich ein Körper im Schlauchbündel in Ruhe befindet, so sollten sich die transversalen Impulse der einzelnen Schläuche an ihm aufheben. Bewegt sich jedoch ein Probekörper gegenüber dem Schlauchbündel, dann wird sich ein Impuls an ihm herausbilden, der quer zur Bewegungsrichtung liegt.

Diese Schläuche sollten stirnseitig aus einer stromdurchflossenen Spule oder einem Permanentmagneten austreten und sich entlang der Feldlinien ausbilden.

               

Faraday hatte aufgrund seiner Religion einen praktischen und völlig unmathematischen Zugang zur Naturwissenschaft. Es überrascht deshalb nicht, dass er Maxwells anspruchsvolle mathematische Beschreibung der elektromagnetischen Phänomene ganz außerhalb seines Fassungsvermögens fand.
Er fragte Maxwell einmal, ob er seine Schlußfolgerungen nicht genauso vollständig, klar und deutlich in der Umgangssprache darstellen könne wie durch mathematische Formeln, um so ihre Hieroglyphen verständlich zu machen.
John D. Barrow in: Die Natur der Natur,  Ungesehene Welten; Spektrum Akademischer Verlag GmbH 1993

zum Modell des elektrischen Feldes geht es hier