Betrachten Sie dieses Szenario: Eine Ladung 'q' bewegt sich mit einer konstanten Geschwindigkeit 'v' in Richtung der positiven x-Achse eines Koordinatensystems 'A'.
Betrachten Sie nun einen anderen Rahmen 'B', der sich mit der Geschwindigkeit 'v' in Richtung der positiven x-Achse bewegt (gleiche Geschwindigkeit wie die der Ladung). Somit ist die Geschwindigkeit der Ladung, wie sie im 'B'-Rahmen zu sehen ist, null. Daher sollte kein Magnetfeld erzeugt werden. Könnte mir das jemand erklären?
Elektrische und magnetische Felder sind nicht relativistisch invariant. Was Sie messen, hängt von dem Bezugsrahmen ab, in dem Sie sich befinden.
In Ihrem Beispiel ist die sich bewegende Ladung in Frame A sowohl für ein elektrisches als auch für ein magnetisches Feld verantwortlich.
Im Rahmen B, wo die Ladung stationär ist, würde ein Beobachter nur ein statisches elektrisches Feld sehen.
Genau die von Ihnen vorgeschlagene Situation wird auf der entsprechenden Wikipedia-Seite https://en.m.wikipedia.org/wiki/Classical_electromagnetism_and_special_relativity als Beispiel verwendet
Das ist richtig. Die elektrischen und magnetischen Felder können sich ineinander verwandeln, wenn wir den Referenzrahmen ändern, von dem aus wir sie beobachten. Aus diesem Grund gibt es nur eine Kraft namens elektromagnetische Kraft.
Wenn Sie mit dem Proton unterwegs sind, sehen Sie nur ein elektrostatisches Feld.
Wenn Sie still stehen, beobachten Sie sowohl elektrostatische als auch magnetische Felder. Beachten Sie, dass das elektrostatische Feld laut Beobachter tatsächlich größer wird, wenn sich das Proton bewegt. Aber auch das Magnetfeld, aber das Magnetfeld nimmt etwas stärker zu als die Elektrostatik. Dieser Anstieg ist nicht linear, sondern wirkt nach der speziellen Relativitätstheorie.
Die Gesamtnettokraft, die ein anderes Proton spüren würde, wenn es sich in die gleiche Richtung wie das ursprüngliche Proton bewegt, wird abnehmen (weil die magnetische Kraft dazu führt, dass sie sich anziehen, während die elektrostatische Kraft sie abstößt). Die magnetische Kraft nimmt mit der Geschwindigkeit stärker zu als die elektrostatische. Die elektrostatische Kraft nimmt aufgrund der Raumkontraktion zu.
Jetzt könnten Sie immer noch verwirrt sein, weil sich die Protonen unterschiedlich schnell abstoßen, je nachdem, ob der Beobachter stationär ist oder sich mit den Ladungen bewegt. Das ist richtig und der Grund dafür ist die Zeitdilatation, die besagt, dass sich bewegende Objekte die Zeit langsamer erfahren.
Wenn sich die Protonen mit Lichtgeschwindigkeit vom Beobachter wegbewegen würden, würde die magnetische Kraft gleich der elektrostatischen Kraft, wodurch sie relativ zueinander zeitlich einfrieren würden. Und genau das würde passieren, wenn es möglich wäre.
Ich hoffe, dies hilft, einige Dinge zu klären, ohne Mathematik zu verwenden.
M Barbosa
Holger Fiedler
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