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Harald Lesch: Wie Magnetfelder entstehen [ZDF]
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Transkriptautomatisch erstellt · 97 Zeilen
- überhaupt Magnetfelder sind kein großes Problem Magnetfelder sind was tolles ja und ich gucke jetzt schon mal so darüber weil ich muss jetzt gleich an die quasi
- Tafel weil man kann über den Elektromagnetismus über die ganzes ganze Phänomen der elektrischen und magnetischen Felder eigentlich nur
- sprechen wenn man sich mal klar macht worum es eigentlich geht es geht nämlich um Ladungen aber machen wir es ganz historisch damit sie auch was davon
- haben fangen wir mal an mit dem elektrischen Feld also wir sagen wir mal wir sind so im Jahre 1700 1800 irgendwo dieser Zeit man wusste bis dahin
- immerhin schon die Gravitation hält uns auf dem Boden es gibt sowas wie Druck also man wusste schon was von der Atmosphäre man wusste auch schon was von
- Wärme und Temperatur Dampfmaschine und so das war alles okay und dann auf einmal tauchten Phänomene auf von der Sorte Blitz die gab's vorher schon in
- der Natur aber Menschen konnten im Labor auf einmal Blitze erzeugen oder es zuckten Froschschenkel zuckten dann einfach die zuckten und man wusste nicht
- warum die zuckten zuckten und so kam man langsam dem Phänomen der elektrischen Felder auf die Spur elektrische Felder also e für
- elektrische Felder so elektrische Felder hängen grundsätzlich und immer mit Ladungen zusammen so jetzt gibt's also zwei
- Sorten von Ladungen nämlich positive Ladung und negative Ladung das heißt ein elektrisches Feld kann abgeschirmt werden wenn wir jetzt
- mal vor uns vorstellen wir hätten hier genau an dieser Stelle eine positive Ladung positiv wenn wir jetzt eine negative
- Ladung in die Nähe bringen dann wird sich positive Ladung und negative Ladung ausgleichen zur Gesamtladung 0 soweit so klar also elektrische Felder
- hängen immer mit Ladungen zusammen so diese Ladungen müssen sich nicht bewegen die können einfach in Ruhe da sitzen so ein
- bisschen wie bei laorio gibt's diesen wunderbaren Sketch was machst Du nichts sist du was nein du sitzt hier nur oder er sagt ich sitze hier nur genauso ist
- das hier auch die Ladungen sitzen da aber sie haben eine Wirkung so wie bei lor übgens auch also die Wirkung ist nämlich ein Feld was um diese Ladung
- herum auftucht wie kann man das messen indem man eine andere Ladung undw war entweder der gleichen Vorzeichens ne mal an wir haben also eine positive Ladung
- da und wir bringen eine andere positive Ladung in die Nähe was glauben Sie was diese beiden Ladungen machen gleichnahige Ladungen stoßen sich
- ab also die Wirkung einer Ladung auf eine Ladung des gleichen Vorzeichens ist immer abstoßen ganz wichtig also an der Stelle könnten wir schon tief in die
- Kernphysik abstürzen und könnten uns fragen wie kommen eigentlich Atomkerne zustande wo ja Ladungen drin sind nämlich Proton die haben ja positive
- Ladung und z.B schon beim zweiten Atomkern im Periodensystem der Elemente da gucken Sie mal nach können Sie irgendwo mal nachgucken Helium da gibt's
- ja zwei Protonen und zwei Neutronen die Neutronen sind elektrisch neutral aber die Protonen sind positiv wie kommen denn dann solche Atomkerne zustande wenn
- sich doch gleichnahige Ladungen abstoßen na ja das können wir mit der Theorie nicht verstehen bis jetzt haben wir noch gar keine Theorie bis jetzt wissen wir
- nur elektrische Felder hängen mit Ladung zusammen mit ruhenden Ladung also elektrische Felder haben Quellen und die Quellen sind positive oder negative
- Ladung wunderbar das war der erste Schritt hin zu einer Theorie der elektrischen Phänomene wir sind immer noch sagen wir
- mal Ende des 18 beginnenes 19 Jahrhundert und dann machte jemand eine Entdeckung dass man elektrische ström dadurch erzeugen kann dass Ladungen
- unterschiedliches Vorzeichens sich unterschiedlich schnell bewegen wenn also die negativen Ladungen sich in einem Leiter relativ zu den positiven
- Ladungen bewegen dann gibt es einen elektrischen Strom elektrischer Strom ist also die Bewegung von Ladungen
- so elektrischer Strom sind bewegte Ladungen und jetzt machten die damals eine
- Entdeckung die hat die ziemlich überrascht es gab nämlich zwar das elektrische Feld das den elektrischen Strom Antrieb es musste
- nämlich ein Unterschied sein zwischen links und rechts quasi ja verschiedene Pole es musste einen negativen und einen positiven Pol geben zu dem positiven Pol
- sind die negativen Ladungen hingelaufen sie erinnern sich gleichnahmige Ladungen stoßen sich ab ungleichnahige Ladung ziehen sich aber an also zu dem
- positiven Pol sind die negativen Ladung hingeflossen und zu dem negativen Pol sind die positiven Ladung hingeflossen das war klar das wusste man ja schon
- elektrisches Feld elektrisches Feld wunderbar beim elektrischen Strom tauchte noch eine andere Wirkung auf das war das
- Magnetfeld also Magnet Felder das nen ich jetzt mal B magnetische Felder hängen immer mit elektrischen Strömen zusammen
- magnetische Felder hängen immer mit bewegten Ladungen zusammen das sieht do schon gut aus ich könnte jetzt noch so ein paar
- Gleichungen dazu hinschreiben also die Quelle des elektrischen Feldes sind immer Ladungen ma mal sind hier ma öffentlich
- rechtliches Fernsehen Ken mal gucken sieen sie sonst nie bin ich sicher haben sie im Fernsehen sonst noch nie gesehen im Internet auch nicht so eine Gleichung
- ich gön mir das jetzt mal nur ja ich mache jetzt mal hier so ein paar merkwürdige Zeichen
- so sagen wir mal ganz grob ist ja mach wir [Applaus] so freue ich mich dass ich mal diese
- Gleichung für das übrigens bei abenteuerforschung verwenden kann das finde ich grandios was hier steht ist die Divergenz von E also die Quelle des
- elektrischen Feldes ist e das die elektrische Elementarladung und das ist die Anzahl der Ladungen ist klar das sprudelt da raus ne aus der einen aus
- dem einen Ladungen kommt's raus und quasi auf die anderen Ladung kommt diese Wirkung wieder drauf also ich könnte aber auch nur negative Ladung haben egal
- hier kann eine einzige Ladung sein zack eine einzige ein Monopol elektrischer Monopol ein Teilchen zack habe ich ein elektrches Feld wunderbar ja bei
- Magnetfeld sieht das ganz anders aus und jetzt kommt's bei Magnetfeld müsste hier stehen Divergenz von B ach übrigens warum da so Pfeile drauf sind
- ja es liegt daran weil ein elektrisches Feld eine Richtung hat ist nicht überall gleich sondern es hat eine Richtung nämlich zwischen positiven und negativen
- Ladung das nennt man ein Vektor hat eine Richtung ist kein Skalar Skalar wäre nur eine Zahl das ist ein Vektor die Divergenz von B
- dagegen ist ull das ist ein bisschen viel jetzt ne also hier gibt's eine Quelle die
- Ladung hier nicht bitte ja diese Gleichung sagt etwas darüber aus wie die Feldlinien sind hier
- weiß man die Feld len Enden auf der Ladung ne er sich die eine Ladung und von dort aus ging radial gehen diese elektrischen Feldlinien
- raus sobald diese Ladung anfängt sich zu bewegen tauchen magnetische Felder auf magnetische feldlin und die sind immer geschlossen immer das heißt wenn wir
- jetzt mal uns jetzt mal daran wagen nehmen wir mal an das hier wäre der Querschnitt eines elektrischen Leiters durch diesen Leiter flösse ein Strom ein
- schöner Konjunktiv wird auch viel zu selten benutzt also es flösse ein Strom auf sie zu wie wäre denn dann das Magnetfeld ausgerichtet nun wenn das so
- ist dann hat man ein solches Magnetfeld drumrum jetzt können wir ja schön senkrecht dazu wunderbar also der stromfösse auf sie zu und wir haben so
- ein Magnetfeld und jetzt kommt's wenn wir jetzt diesen Leiter immer dünner und dünner und dünner machen dann sagt ja Divergenz b= 0 die magnetischen
- Feldlinien sind immer geschlossen die wir sind immer geschlossen es ist egal ir sind immer geschlossen immer geschlossen auch bei den kleinsten
- Teilchen noch es müssten also überall geschlossene Feld Auftauen das geht natürlich nicht wenn man dem Magnetfeld richtig auf die Spur kommen will dann
- landet man bei der Struktur der Materie und man ist bei den Einzelteilchen angekommen letztlich landet man dann dabei dass so ein Elektron sich um seine
- eigene Achse rum bewegt und das ist dann ein magnetisches Moment na ja das sieht jetzt alles so so ja Diff Fu aus so voneinander getrennt
- in der Tat sind diese beiden Phänomene nämlich elektrische und magnetische Felder von einem Herren namens Maxwell James Clark
- Maxwell in der Mitte des 19 Jahrhunderts zur allerersten großen vereinigten Feldtheorie der Physik zusammengefasst worden James Clark maxwell ist der
- Gründervater des Wohlstands des 21 und 20 Jahrhunderts ohne dessen Gleichungen hätten wir überhaupt nichts kein Radio kein Fernsehen keine Computer keine kein
- elektrischen Strom nichts er hat die Grundlagen dafür gelegt dass wir mit Elektromagnetismus technisch was anfangen können wenn sie sich mal
- umgucken nur mal umgucken jetzt was in Ihrer Umgebung alles elektrisch betrieben wird dann sehen Sie was wir diesem Mann verdanken
- seine Theorien brachten aber nicht nur die Erkenntnis dass elektrische und magnetische Felder Zusammenhängen sondern auch dass es
- elektromagnetische Felder geben muss die gar keine Träger mehr haben die aus dem Vakuum kommen also wenn sie z.B telefonieren mit
- einem tragbaren Telefon dass sie mit sich herumschleppen wo also kein Kabel in der Wand steckt sondern dass sie mit sich rumschleppen dann benutzen Sie ja
- eine merkwürdige Form von Informationsübertragung jemand der das nicht kennt würde ja denken sie spinnen sie drücken da auf den Knopf und glauben
- sie können Stimmen im Ohr hören sie klingt ja wie wo du bitte ordentliche Wellen da hat man es doch mit Luft zu tun oder mit Wasser aber nein wir
- kommunizieren zunehmend mit elektromagnetischen Wellen und diese elektromagnetischen Wellen die wir heute an allen Ecken und Enden um uns herum
- haben die stammen letztlich oder die können wir überhaupt deswegen nur technisch machen weil es eine Theorie von James Clark Maxwell
- gibt dieser Mann hat mit der Vereinigung von elektrischen und magnetischen Feldern zu einer Theorie des Elektromagnetismus den ersten Schritt in
- der Physik gewagt zwei Phänomene die auf den ersten Augenschein gar nichts miteinander zu tun haben zu einer großen vereinigten Feldtheorie
- zusammenzubringen und jetzt können Sie sich schon vorstellen wovon jetzt die Rede sein wird demnächst also wir gehen hin und fragen uns wenn es gelingt diese
- beiden Phänomene zusammen zu vereinigen haben wir denn noch andere Grundkräfte im Universum die man ebenfalls noch dazu vereinigen können ja ging es können wir
- uns jetzt noch ein paar Stunden unterhalten denn der nächste Schritt wäre jetzt natürlich das hier diese elektromagnetische Wechselwirkung denn
- dahinter steckt ja eine Kraft nämlich die Kraft zwischen Ladungen ist übrigens 10 noch 36 mal stärker als die Gravitation das war jetzt merken sie
- wenn sie vom Hochhaus runterfallen also sagen mal so 70 80 Stock am Anfang haben sie nur den freien Fall in Richtung Erdmittelpunkt ja immer runter in
- Richtung immer geradeaus aber dann wenn man unten auf dem Erdboden ankommt dann gibt es eine Kraft die das weitere Eindringen in den Erdkörper verhindert
- und das ist äh die elektromagnetische Wechselwirkung sie sorgt nämlich auch dafür dass die Materie zusammenhängt sie sorgt dafür dass Atome sich miteinander
- verbinden können und dass deren Strukturen stabil bleiben sie sorgt nicht nur dafür dass wir hier Licht um uns herum haben denn Licht ist eine Form
- der elektromagnetischen Wellen sondern sie sorgt auch dafür dass wir festen Boden unter den Füßen haben und eins sei ihnen noch gesagt ein gutes Beispiel für
- Symmetriebrechung im frühen Universum ist das Auftreten von Magnetfeldern in sogenannten Ferromagneten nehmen wir mal an sie seinen wir beide also sie und ich
- wir wären Lebewesen in einem ferromagnetischen Material das heißt wir wissen genau wo es lang geht denn in einem Ferromagneten gibt's ja ein
- Magnetfeld und Magnetfeld hat eine schöne ganz schöne Ausrichtung nämlich immer geradeaus wollten wir uns senkrechts dazu bewegen zu Magnetfeldern
- dann gibt's eine Kraft die ist taucht übrigens auch in der maxw Theorie auf die sogenannte lorenzkraft die zieht uns also immer wieder auf die Feldlinie
- zurück das heißt in einer ferromagnetischen Welt wüssten wir ganz genau wo es lang geht nämlich entweder vorwärts oder rückwärts aber nie
- senkrecht keine Seitensprünge immer nur geradeaus jetzt gibt es ein Phänomen wenn man einen Ferromagneten aufheizt über eine bestimmte Temperatur dann
- verschwindet die Eigenschaft des Magnetismus ja wir wären auf einmal völlig orientierungslos die Welt wäre ja symmetrisch ich könnte mich ja bewegen
- wohin ich wollte egal wo gibt ja keine aus Richtung mehr sinkt die Temperatur unter diese sinkt die Temperatur unter diesen kritischen Wert taucht auf einmal
- schlagartig spontan wieder das Magnetfeld aus und ich weiß hier entlang das ist die Richtung das ist eine asymmetrische Welt und die Kosmologie
- die Entwicklung unseres Universums kann man damit erklären dass das Universum mit einer sehr hohen Temperatur angefangen hat und dass alle
- Eigenschaften die vier Grundkräfte das Auftreten der Materie das Auftreten der materiellen Teilchen bis hin zum Auftreten von toter Materie hin zu
- lebendiger Materie ist nichts anderes als das langsame auskristallisieren von assymmetrien seit kann man gehen also es gibt keine magnetischen Monopole also es
- gibt keine Quellen von Magnetfeldern tut mir leid das sind elektrische Ströme und einem manner aus dem 19 Jahrhundert verdanken wir alles vor allen Dingen den
- Blick darauf dass es Phänomene gibt die wir nicht sehen können womit wir aber trotzdem kommunizieren
- können ja gut kein Wort mehr fertig das war's Schluss aus ein genau ihr wollt ja sowieso heute noch was
- anderes machen
Zum Nachlesen
Harald LeschHarald Lesch (* 28. Juli 1960 in Gießen) ist ein deutscher Astrophysiker, Naturphilosoph, Wissenschaftsjournalist, Fernsehmoderator und Hörbuchsprecher.
ErdeDie Erde ist der dichteste, fünftgrößte und der Sonne drittnächste Planet des Sonnensystems. Bisher konnte auf keinem anderen Planeten unseres Sonnensystems …