Das Video kommt von YouTube: erst beim Abspielen verbindet sich die Seite mit YouTube (Google).
Harald Lesch: Wie Magnetfelder entstehen [ZDF]
Das Wichtigste aus dem Video
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