Ich habe gröbere Verständnisprobleme mit der Lorentzkraft, besonders im Falle bewegter Bezugssysteme. Dazu habe ich die Grafik im Anhang erstellt. Im Wesentlichen geht es um einen Metallklotz welcher sich in einem Magnetfeld bewegt. Im ersten Bild (links oben) ist die Sache relativ klar. Das Magnetfeld wir von zwei Permanentmagneten (rot-grün im Bild) erzeugt und zeigt in z-Richtung. Der Metallklotz (kupferfarben) bewegt sich in x-Richtung. Folglich erfahren die beweglichen Ladungen im Metallklotz eine Lorentzkraft und werden in y-Richtung abgelenkt. Die Ladungen trennen sich auf und erzeugen im Inneren des Klotzes ein E-Feld welches die Lorentzkraft kompensiert. Abgesehen vom Inneren des Metallklotzes gibt es im gesamten Raum keine E-Felder und auch keine Ladungen. Das E-Feld innerhalb des Metallteils berechnet sich zu
Sämtliche Betrachtungen wurden dabei im ruhenden Inertialsystem (x,y,z) beschreiben. Wechselt man nun in das Bezugssystem welches sich mit dem Metallklotz mitbewegt (x',x',z'), dann ruht der Klotz. Folglich haben die Ladungen im inneren eine Geschwindigkeit von Null, es wirkt somit keine Lorentzkraft mehr. Allerdings muss beim Koordinatenwechsel aufgrund der Relativitätstheorie eine Lorentztransformation der Felder durchgeführt werden. Die transformierten Felder (im System (x',y',z')) lauten:
(dabei wurde angenommen, dass die Geschwindigkeit sehr viel kleiner als die Lichtgeschwindigkeit ist, Raum und Zeit also getrennt voneinander betrachtet werden können). Somit existiert im Bezugssystem des Klotzes zwar keine Lorentzkraft (der Klotz ruht), dafür aber existiert hier ein externes E-Feld welches die Ladungen im inneren des Klotzes auseinander zieht. Das Ergebnis ist somit das selbe, die Ladungen werden auseinander gezogen bis der Klotz feldfrei ist. Doch was passiert wenn sich die Magneten mit dem Klotz mitbewegen (gleich schnell)? Betrachtet man die Sache wieder aus dem System des Kotzes hat man einen ruhenden Klotz in einem Magnetfeld. Es gibt keine Ladungen im Raum, folglich keine E-Felder. Die Geschwindigkeit sämtlicher Beteiligten Objekte ist Null, somit gibt es auch keine Lorentzkraft. Es passiert im wesentlichen nichts und das ist eigentlich auch logisch. Betrachte ich die Sache allerdings vom ruhenden Beobachter, existiert hier wieder eine Lorentzkraft (der Klotz bewegt sich ja in einem B-Feld, die Tatsache dass die Magneten sich mitbewegen ändert an den Formeln nichts). Diese würde wieder dazu führen, dass sich die Ladungen separieren - was aber nicht geschieht da dies im Widerspruch mit den Beobachtungen im Bezugssystem des Klotzes steht. Eigentlich klingt es unlogisch, dass sich die Ladungen im Klotz separieren wenn Klotz und Magneten gleichzeitig mit der gleichen Geschwindigkeit bewegt werden - ich könnte dadurch ja eine "absolute Geschwindigkeit" der Anordnung messen wenn ich sie bewege. Käme es allerdings nur auf die relative Geschwindigkeit zwischen dem Klotz und den Permanentmagneten an, könnte ich auf diese Art eine Geschwindigkeit zwischen einem Objekt und einem Feld (dem B-Feld definieren), was ebenso unmöglich ist, ausserdem lässt sich dies alles nicht mehr mit dem Faradayparadoxon in einklang bringen, nach dem es völlig unerheblich ist, ob sich der Magnet bewegt oder nicht: https://de.wikipedia.org/wiki/Faradaysches_Paradoxon Ich stehe ehrlich gesagt total auf dem Schlauch und tue mir schon schwer das Problem so zu beschreiben dass die Leute hier mitkommen. Vielleicht kann jemand hier ja Licht ins Dunkel bringen.
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