Elektrizit

Elektrizit?t

Wer hat eigentlich die Elektrizit?t entdeckt? In der heutigen Zeit, in der die Richtlinien der Naturwissenschaft von Physikern bestimmt wird, sollte eine solche Frage schon erlaubt sein.

Michael Faraday hat magnetische Erscheinungen beobachtet. Da er diese nicht erkl?ren konnte, nannte er sie kurzerhand elektrisch. Damals wie auch heute ging man davon aus, da? die Grundbausteine der Materie aus Protonen, Neutronen und Elektronen bestanden. Die Zust?ndigkeit der Eigenschaften war bereits an Protonen und Neutronen vergeben, also wurden die neuentdeckten Verhaltensweisen der Stoffe den Elektronen zugeschrieben. Faraday erkannte den Zusammenhang zwischen Magnetismus und Elektrizit?t und bezeichnete diesen Bereich mechanischer Vorg?nge als elektromagnetisch.

Eigentlich hat Faraday ja nur Bewegungsabl?ufe aus dem kinematischen Bereich materieller Stoffe beobachtet. Es sei bemerkt, da? der Ausschlag einer Magnetnadel nur in der N?he eines stromdurchflossenen Leiters zu beobachten ist. Ebenso bemerkenswert ist, da? Magnete nur dann Strom erzeugen, wenn sie bewegt werden. Damals wie heute wurde ?bersehen, da? ja die Bewegung die eigentliche Ursache der elektromagnetischen Erscheinung ist. Es ist also durchaus statthaft, hier von einer Priorit?t der Bewegung zu sprechen.

Faradays Aufzeichnungen lieferten J.C.Maxwell die Basis f?r weiterf?hrende Beschreibungen des Elektromagnetismus. Maxwells Kenntnisse in Mathematik erm?glichten es ihm, die bewegungsabh?ngigen Beobachtungen Faradays, mathematisch als elektromagnetische Formulierungen zu beschreiben. Eigentlich hat Maxwell immer nur die Bewegung materieller Substanzen beschrieben und diese als elektrisch bezeichnet.

Es war H. Hertz Verdienst, da? diese Beschreibungen auch auf den immateriellen Bereich der Stoffe erweitert wurde. Mit seinen Arbeiten wurde damals die Wellentheorie mechanischer und elementarer Schwingungen best?tigt. Im Grunde wurden aber immer nur Bewegungsabl?ufe innerhalb der Materie behandelt.

Mein Glaube an die Wissenschaft bekam einen ersten Knacks, als mir in der Schule vermittelt wurde, da? elektrischer Strom dem Flie?en freier Elektronen gleichzusetzen sei. Bei den flie?enden Elektronen handele es sich angeblich um die gleichen Elektronen, die als negative Ladung den Zusammenhalt der Atome bewirken. Diese Auslegung habe ich bis heute nicht verstanden. Es ist schon erstaunlich, wie ?berzeugend eine solche ?berlieferte Darstellung , ohne zeitgem??e Korrektur, auch neuzeitlichen Wissenschaftler beeinflussen kann.

Um es einmal deutlich auszudr?cken: Alle elektrischen und elektromagnetischen Vorg?nge lassen sich urs?chlich auf das Bewegungsverhalten elementarer Schwingsysteme zur?ckf?hren. Alles, was elektrisch sein soll, findet seinen Ursprung in der Bewegung. Das wird sich aber erst dann verst?ndlich erkl?ren lassen, wenn man etwas mehr ?ber die Entstehung und Ausbreitung von Schwingfrequenzen wei?.

__________________
mmgarbsen

Re: Elektrizit

mmgarbsen schrieb am 31.03.2007 um 10:49 Uhr unter dem Titel Elektrizit?t:

Zitat:

Eigentlich hat Faraday ja nur Bewegungsabl?ufe aus dem kinematischen Bereich materieller Stoffe beobachtet. Es sei bemerkt, da? der Ausschlag einer Magnetnadel nur in der N?he eines stromdurchflossenen Leiters zu beobachten ist. Ebenso bemerkenswert ist, da? Magnete nur dann Strom erzeugen, wenn sie bewegt werden. Damals wie heute wurde ?bersehen, da? ja die Bewegung die eigentliche Ursache der elektromagnetischen Erscheinung ist. Es ist also durchaus statthaft, hier von einer Priorit?t der Bewegung zu sprechen. Faradays Aufzeichnungen lieferten J.C.Maxwell die Basis f?r weiterf?hrende Beschreibungen des Elektromagnetismus. Maxwells Kenntnisse in Mathematik erm?glichten es ihm, die bewegungsabh?ngigen Beobachtungen Faradays, mathematisch als elektromagnetische Formulierungen zu beschreiben. Eigentlich hat Maxwell immer nur die Bewegung materieller Substanzen beschrieben und diese als elektrisch bezeichnet. Es war H. Hertz Verdienst, da? diese Beschreibungen auch auf den immateriellen Bereich der Stoffe erweitert wurde. Mit seinen Arbeiten wurde damals die Wellentheorie mechanischer und elementarer Schwingungen best?tigt. Im Grunde wurden aber immer nur Bewegungsabl?ufe innerhalb der Materie behandelt. (Zitatende)

Hallo mmgarbsen!

Deinen Aussagen kann ich weitgehend zustimmen. Erg?nzen m?chte ich noch, da? Michael Faraday und Heinrich Hertz praktisch die letzten eigenverantwortlich arbeitenden Experimentatoren waren. Sp?tere Experimentatoren mussten sich meist damit begn?gen, die von Theoretikern vorgegebenen Ergebnisse experimentell zu ?berpr?fen. Erst in neuerer Zeit wurde erkannt, da? diese Methode sehr zweifelhaft ist. Ich verweise hierzu auf folgenden Vortrag:

Professor Dr. Gottfried Anger (2003): ?Zur Leistungsf?higkeit der messenden Physik in den Naturwissenschaften, der Technik und der Medizin?
http://www.ekkehard-friebe.de/Anger-G.html


Hierin hei?t es unter anderem:

Zitat:

2. Die Grundprinzipien der messenden Physik - Interpretation der Natur Eine sehr lange Besch?ftigung mit der Leistungsf?higkeit von Messwerten ergab folgende Regeln (23), (24): 1. F?r die meisten realen Systeme der Natur gibt es keine mathematische Systemtheorie (science is patchwork). Ursache hierf?r ist die gro?e Anzahl von Atomen im System. Weiterhin ist die genaue Anzahl und Lage der Atome unbekannt. 2. In einem solchen System kann man in einem Labor gewisse Teilinformationen (Messwerte) erhalten. Der Schlu? von der speziellen Information auf das Gesamtsystem gelingt nur mittels praktischer Erfahrungen. 3. Bei technischen Systemen werden die endlich vielen Teilsysteme, aus denen sie bestehen, relativ gut beherrscht. Daher gibt es f?r solche Systeme eine gewisse mathematische Systemtheorie. Fehler eines solchen Systems lassen sich relativ leicht feststellen. 4. Bei biologischen Systemen sind alle Prozesse mehr oder weniger gleichzeitig ?berlagert, die mathematisch nicht getrennt werden k?nnen. Au?erdem sind die verf?gbaren Messwerte oft sehr schwach. Daher ist der Arzt noch viel mehr als der Ingenieur auf praktische Erfahrungen (ars medica) am realen System angewiesen. 5. Systeme in den Wirtschaftswissenschaften ?berblickt man vom logischen Standpunkt aus weitgehend (diskrete Mathematik). F?r solche Fragen sind die Computer sehr erfolgreich einsetzbar. Sehr erfahrene Mediziner, Biologen und Naturwissenschaftler verlassen sich im gro?en Umfang auf praktische Erfahrungen (2, (47), (4, (70), (71), (72). Die Universit?ten unterrichten aber meist nur Teilfragen von komplexen Systemen (16), (20), (24). Auf das Gesamtsystem wird mitunter nicht richtig geschlossen, da voranstehenden Regeln den meisten unbekannt sind. Aus diesem Grund gibt es au?erhalb der Ingenieurwissenschaften, speziell in der Medizin, so viele (elementare) Fehler (26). 3. Zu Fragen der Mathematik Die Mathematik ist neben der Medizin eine der ?ltesten Wissenschaften. Bereits die Griechen und andere V?lker besch?ftigten sich vor ?ber 2400 Jahren mit speziellen Fragen der Mathematik (69). Dabei sollte man beachten, da? die Mathematik sich mit speziellen (l?sbaren) Problemen besch?ftigt, w?hrend die Medizin im Gegensatz dazu Aussagen ?ber ein komplexes System treffen muss. Die Vorgehensweise von Galileo Galilei (1564 - 1642) beruht auf Experimenten an vereinfachten, idealisierten Systemen, die einer mathematischen Betrachtungsweise zug?nglich sind. Diese Methode findet dort ihre Grenzen, wo die identische Wiederholbarkeit nicht mehr gegeben ist und die zu untersuchenden Ph?nomene beim Versuch, sie in das Prokrustesbett zu zw?ngen, zu Tode kommen (Prokrustes, eine als Unhold bekannte Figur des griech. Mythos, bot vorbeiziehenden Wanderern sein Bett zum Ausruhen an und qu?lte sie darin zu Tode). Nach Ren? Descartes (1596 - 1650) zerlegt man komplexe Sachverhalte in einfachere und daher leichter l?sbare Teilprobleme. Diese Methode st??t jetzt an ihre Grenzen, da die realen Probleme der mathematischen Physik meist komplexer Natur sind (73). Somit bleiben die wesentlichen Aspekte des Lebens, des Denkens und des Verhaltens im Grunde der Physik verschlossen. Es bedarf eigener Denkstrukturen und Werkzeuge, um diesen Teil der Welt zu verstehen, soweit dies ?berhaupt m?glich sein wird. Sir Isaac Newton (1643 - 1727) ist der Begr?nder der theoretischen Physik und Himmelsmechanik und mit Gottfried Wilhelm Leibniz der Sch?pfer der Differential- und Integralrechnung. Mit Hilfe einfacher geometrischer ?berlegungen im dreidimensionalen Raum (Inhalt der Kugeloberfl?che ist 4pr2) erh?lt man das Anziehungs- bzw. Absto?ungsgesetz des Gravitationsfeldes bzw. elektrischen Feldes in der Form 1/r2, wobei r der Abstand zwischen Ursache und Wirkung ist (23), ohne tiefliegende Ergebnisse der theoretischen Physik. Die Bemerkungen von I. Newton zu Hypothesen in der Experimentalphysik sind diesem Artikel vorangestellt. (Zitatende)

Professor Dr. Gottfried Anger ist auch Mitherausgeber des achtb?ndigen Gemeinschaftsbuchwerks:

?Was von moderner Physik bleibt und f?llt?, siehe:
http://www.ekkehard-friebe.de/friebeforum/thread.php?threadid=1#p17671736923282630



Beste Gr??e Ekkehard Friebe

Re: Elektrizit

Zu Beginn meiner Berufsausbildung in einer M?belfabrik konnte ich mit eigenen Sinneswahrnehmungen einpr?gsame Erkenntnisse gewinnen

So wurde ich Zeuge eines eindrucksvollen Vorganges. Ich wartete vor dem Werkseingang auf eine Besuchergruppe, die sich nach der Mittagspause f?r eine Werksbesichtigung angemeldet hatte. Rechts neben der Pf?rtnerloge lag der Maschinensaal mit all den Abricht- und Hobelmaschinen, mit den Tisch- und Oberfr?sen, Band- und Kreiss?gen und den Schleifmaschinen. Links neben dem Werkseingang befand sich das Maschinenhaus, in dem die Dampfmaschine f?r die eigene Stromerzeugung untergebracht war. Hinter den hohen Glasfenstern konnte man eine liegende Einzylinder-Dampfmaschine sehen, die ?ber eine gewaltige Pleuelstange einen riesigen Schwungradgenerator antrieb.

W?hrend der Mittagspause waren alle Werkzeugmaschinen im Betrieb abgestellt und die Dampfmaschine lief praktisch nur im Leerlauf. Zum Ende der Pause wurden die Holzbearbeitungsmaschinen wieder angestellt und auf volle Tourenzahl gebracht. Es wurde wieder Strom gebraucht, viel Strom. Von meiner Position aus konnte ich den Maschinisten im Maschinenhaus sehen, wie er an einem tischhohen Ventilrad der Dampfmaschine mehr Dampf gab, um den Schwungradgenerator auf eine bestimmte Drehzahl zu bringen. Dazu sp?rte ich an dem Beben unter meinen F??en, das unter der Last st?rker werdende Stampfen der Dampfmaschine. Gleichzeitig konnte ich aus dem Maschinensaal an dem anschwellenden L?rm h?ren, wie die Werkzeugmaschinen wieder auf H?chstdrehzahl kamen. Da mischte sich das Brummen der Messerwellen mit dem hellen Singen der Fr?sen und dem Kreischen der Kreiss?gen zu einem ohrenbet?ubenden Maschinenkonzert.

Es war f?r mich eine der eindrucksvollsten Demonstrationen der Energieerzeugung und -?bertragung. Das war Technik hautnah. Das war Physik, die ich sehen, sp?ren und h?ren konnte. Hier wurde kraftvolle, mechanische Bewegung von einem Generator in Elementarbewegung verwandelt, durch kupferne Leitungsstr?nge gepre?t und von den Elektromotoren der Werkzeugmaschinen wieder in kraftvolle, mechanische Drehbewegung zur?ckverwandelt. Die Beschreibung der Lehrb?cher von den flie?enden Elektronen ist viel zu farblos, um einen solchen Vorgang einpr?gsam darzustellen.

__________________
mmgarbsen

Re: Elektrizit

Sehr sch?ne Erz?hlung...
Sehr gef?hlsvoll, obwohl technisch...

Re: Elektrizit

Literatur ... pur ...

Re: Elektrizit

Zitat:

aether schrieb am 14.04.2007 10:04 Uhr: Literatur ... pur ...

Leben, pur. Physik, pur.

Re: Elektrizit

e pur si move
(oder so ?hnlich)

Re: Elektrizit

Guten Morgen!

Zitat:

mmgarbsen schrieb am 31.03.2007 10:49 Uhr: Mein Glaube an die Wissenschaft bekam einen ersten Knacks, als mir in der Schule vermittelt wurde, da? elektrischer Strom dem Flie?en freier Elektronen gleichzusetzen sei. Bei den flie?enden Elektronen handele es sich angeblich um die gleichen Elektronen, die als negative Ladung den Zusammenhalt der Atome bewirken. Diese Auslegung habe ich bis heute nicht verstanden. Es ist schon erstaunlich, wie ?berzeugend eine solche ?berlieferte Darstellung , ohne zeitgem??e Korrektur, auch neuzeitlichen Wissenschaftler beeinflussen kann.

Ein elektrisches Feld bewirkt, dass "Freie Elektronen" in die Leitungsbahn gelangen, wobei deren Anzahl von der elektrischen Feldst?rke abh?ngt. Den Sachverhalt, dass eine Substanz vorhanden ist, und ein kleiner Teil davon sich in Fluss befindet, kennt man aus vielen Bereichen, z.B. Wechselgeld und Umlaufkapital im Handel oder Steuerung des Kollektror-Emitterstromes durch den sehr kleinen Basisstrom in der Elektronik. Wird die Feldst?rke E und damit die Spannung U sehr gro?, so erfolgt die Zerst?rung des Leiters per Kurzschluss. Insofern sehe ich nichts wirklich Irreales in der Vorstellung, dass die Mehrzahl der negativen Ladungen zum Aufbau des Leitermaterials dienen, w?hrend einige leicht verschiebbar sind.
MfG Gerhard Kemme

__________________
"Eine Menge ist eine Zusammenfassung bestimmter, wohlunterschiedlicher Dinge unserer Anschauung oder unseres Denkens, welche Elemente der Menge genannt werden, zu einem Ganzen."
Nach Georg Cantor (1845 - 191

Re: Elektrizit

Man muss Metalle und Dielektrika (d.h. Nichtmetalle) streng unterscheiden. Die Mechanismen die zu einem Stromfluss f?hren sind ziemlich verschieden. F?r Metalle, die nat?rlich weiterhin Gegenstand der Forschung sind, gibt es gute Theorien die den Stromfluss erkl?ren k?nnen. Alle diese Theorien sind quantenmechanisch, wobei aber auch das klassischen Drude - Modell in vielen F?llen auf die Schnelle ziemlich gut funktioniert.
Eine einfache Vorstellung ist: Die Atome verbinden sich zu einem Festk?rper und geben Elektronen an die Gesamtheit aller Atome ab. Das bedeutet, gewisse Elektronen sind nicht mehr an den jeweiligen Atomkern gebunden, sondern schwimmen in einem riesigen See von Elektronen und stehen allen Atomen gemeinsam zur Verf?gung. Diese Elektronen befinden sich im "Leitungsband", wenn sie beweglich sind. Es handelt sich hier um das Modell "Freie Elektronen N?herung", das erste Dinge erkl?ren kann. Verbesserungen wie das Modell "Fast freier Elektronen" oder andere werden dann immer genauer aber auch komplizierter und ggf. aufgrund der Komplexit?t kaum noch berechenbar.

Kurz gesagt:

Zitat:

Ein elektrisches Feld bewirkt, dass "Freie Elektronen" in die Leitungsbahn gelangen, wobei deren Anzahl von der elektrischen Feldst?rke abh?ngt.

ist falsch, da auch ohne elektrisches Feld Elektronen im Leitungsband sind.

Gr??e,
Sammy

__________________
The fact that one theory is consistent and the other is not does not neccessarily mean that the former is more accurate than the latter.

J. W. Goodman, Introduction to Fourier Optics