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Elektromagnetische Wechselwirkung
Teil 4.1 Bewegte Ladungen 
4.1 Zwei parallele Leiter werden in der gleichen Richtung von Strom durchflossen
Um diese Wirkung am Probekörper zu verstehen, benutzen wir das bereits beim ´rein´ elektrischen Feld verwendete Prinzip.
Wir müssen nur die beiden elektrischen Ladungen durch zwei elektrische Leiter ersetzen.
Bild unten: 2 elektrische Leiter im Schnitt - es fließt noch kein Strom.
Gleich viele negativ und positiv geprägte ITO strömen radial vom neutralen Leitermaterial ausgehend in den Raum
Gleich viele negativ und positiv geprägte ITO strömen radial vom neutralen Leitermaterial ausgehend in den Raum
Nun legen wir eine Spannung an und schließen den Stromkreis. Die Elektronen beginnen sich zu bewegen- es fließt Strom. Die
zwei Grafiken unten sind ´Momentaufnahmen´ der von den bewegten Elektronen und Defektelektronen radial ausgehenden negativ
orientierten ITO (blau) und positiv orientierten ITO
(rot)
Bild unten: Zwei elektrische Leiter von vorn gesehen. Elektronen fließen aus der Bildebene zum Betrachter.
Der neutrale Feldanteil des Leitermaterials ist mit kleineren Paaren von ITO (rot+blau) dargestellt.
Die einzelnen blauen ITO (größer) kommen von den bewegten Elektronen. Sie werden gefolgt von ITO der von ihnen hinterlassenen, sich entgegengesetzt bewegenden positiven Atomrümpfe (Defektelektronen).
Die Leiter sind immer noch elektrisch neutral.
Bild unten:
Radial strömenden ITO von Elektronen und Defektelektronen kommend.
Gelbe Pfeil ist Fließrichtung der Elektronen. Neutrale Feldanteile sind nicht mehr dargestellt.
Bild oben: Die Kreise (grau) weisen die Richtung der neuen Wirkkomponente, die sich an einem geladenen Probekörper in einem Strom von ITO mit geneigten Achsen ergeben würde. Die Richtung ist bei negativ und positiv orientierten ITO gleich.
Der radiale Fluss der ITO mit geneigten Achsen veranschaulicht somit das Zustandekommen einer ROT-Wirkung um einen stromdurchflossenen Leiter - das Magnetfeld und die Linke-Faust-Regel (Stromrichtung e-)
Die Elektronen fließen nach rechts - die Defekelektronen bewegen sich nach links.
Die sich bewegenden Elektronen und Defektelektronen im Leiter interagieren nun mit neutralen ITO des Hintergrundes und mit den ITOs mit geneigter Achse von ´Gegenüber´.
Bild unten: die blauen Pfeile zeigen die Bewegungsrichtung der e-, die roten Pfeile die der p+ an.
In den bewegten Elektronen/Defektelektronen (den Blackboxen) finden Wechselwirkungen statt, die den ´richtigen´ Fluss erzeugen: positiv und negativ orientierte ITO mit zur Bewegungsrichtung geneigter Drehachse.
... das Geschehen in den Blackboxen grafisch veranschaulicht
Zunächst die WW zwischen Elektronen
in der Ebene der Leiter gesehen zeigt sich, dass die Umlenkung in der Elektronenblackboxen senkrecht zur Bewegungsrichtung der Elektronen und auch senkrecht zur Bewegungsrichtung der ITO erfolgt - der Richtung des magnetischen Fluss folgend.
Im Detail sieht man, dass in der Blackbox eine Umlenkung erfolgt, aber der Drehimpuls erhalten bleibt.
der Charakter der Wechselwirkung in der Blackbox Defektelektronen ist prinzipiell gleich - nur sind Bewegungsrichtung und die interne Drehrichtung gespiegelt
in der Ebene der Leiter gesehen zeigt sich, dass die Umlenkung in der Elektronenblackboxen senkrecht zur Bewegungsrichtung der Elektronen und auch senkrecht zur Bewegungsrichtung der ITO erfolgt - dem magnetischen Fluss folgend.
Bei WW in den Blackboxen des Elektrons oder des Defektelektrons wird jeweils nur der Bewegungsimpuls der entsprechenden ITO gespiegelt. Der Drehimpuls bleibt erhalten. Am Leiter wird deshalb eine Kraft wirken, die sich aus der unablässig mit den bewegten Elektronen/ Defektelektronen interagierenden ITO von Gegenüber ergibt.
Zur Impulsbilanz an stromdurchflossenen Leitern
An den Elementarteilchen in den Leitern wirken die als neutral vorausgesetzten Hintergrundobjekte und die positiv und negativ orientierten ITO vom Leiter gegenüber. Da wir im Bezugssystem Leiter arbeiten und diese Leiter sich nicht zueinander bewegen, können wir die vom Leitermaterial stammenden ITO vom jeweiligen Gegenüber bei der Impulsbilanz außer Acht lassen.
und in den Blackboxen der Elektronen
Aus dem Energieerhaltungssatz oder auch aus der Gleichgewichtsbedingung wissen wir, dass die Gesamtenergie eines ITO (Impuls plus Drehimpuls) im Durchschnitt gleich der Gesamtenergie eines neutralen ITO des Hintergrundes sein muss. Unabhängig von der positiven oder negativen Drehrichtung wird der Drehimpuls eines ITO nach WW mit der Blackbox größer sein als zuvor, dafür ist der Bewegungsimpuls nach der WW entsprechend geringer.
Nun wären beide Leiter genau dann im Impuls-Gleichgewicht, wenn die Summe aus Drehimpuls und Impuls der in ihnen transformierten ITO gleich dem Impuls der mit ihnen interagierende neutralen Hintergrundobjekte ist.
Das ist aber ersichtlich nicht der Fall, da den Hintergrundobjekten mit großem Bewegungsimpuls nur der aus der Spiegelung des Drehimpulses der ITO von Gegenüber entgegen steht. Es gibt also kein Impulsgleichgewicht, sondern es herrscht ein gerichtetes Impulsdefizit, weil in beiden Leitern der Impulsdruck aus der Richtung des Leiters gegenüber geringer ist als der Impulsdruck aus der restlichen Umgebung.
Das Ergebnis zeigt, dass in stromdurchflossenen Leitern bei gleicher Stromrichtung die beiden Leiter zueinander gedrängt werden - sie scheinen sich gegenseitig anzuziehen.
Stimmt. Siehe hier, Lorentzkraft am stromdurchflossenen Leiter.
Prinzip der WW in den Blackboxen der Defektelektronen
und in den Blackboxen der Elektronen
Aus dem Energieerhaltungssatz oder auch aus der Gleichgewichtsbedingung wissen wir, dass die Gesamtenergie eines ITO (Impuls plus Drehimpuls) im Durchschnitt gleich der Gesamtenergie eines neutralen ITO des Hintergrundes sein muss. Unabhängig von der positiven oder negativen Drehrichtung wird der Drehimpuls eines ITO nach WW mit der Blackbox größer sein als zuvor, dafür ist der Bewegungsimpuls nach der WW entsprechend geringer.
Nun wären beide Leiter genau dann im Impuls-Gleichgewicht, wenn die Summe aus Drehimpuls und Impuls der in ihnen transformierten ITO gleich dem Impuls der mit ihnen interagierende neutralen Hintergrundobjekte ist.
Das ist aber ersichtlich nicht der Fall, da den Hintergrundobjekten mit großem Bewegungsimpuls nur der aus der Spiegelung des Drehimpulses der ITO von Gegenüber entgegen steht. Es gibt also kein Impulsgleichgewicht, sondern es herrscht ein gerichtetes Impulsdefizit, weil in beiden Leitern der Impulsdruck aus der Richtung des Leiters gegenüber geringer ist als der Impulsdruck aus der restlichen Umgebung.
Das Ergebnis zeigt, dass in stromdurchflossenen Leitern bei gleicher Stromrichtung die beiden Leiter zueinander gedrängt werden - sie scheinen sich gegenseitig anzuziehen.
Stimmt. Siehe hier, Lorentzkraft am stromdurchflossenen Leiter.
zur Situation bei entgegengesetzt gerichtetem Stromfluss geht es hier