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Dr. Erich Boeck
Relativitätstheorie und Elektrotechnik – Überlegungen zu Anschaulichkeit und Verständnis
Warum findet die Relativitätstheorie einen so geringen Eingang in die Vorstellungen von Elektrotechnikern?
Wie sehen die theoretischen Grundlagen der Elektrotechnik aus, wenn von Beginn an die spezielle Relativitätstheorie einbezogen wird?
Kann eine plausible Vorstellung von elektrotechnischen Vorgängen beibehalten oder eventuell sogar günstiger gestaltet werden?
Was ist tatsächlich experimentell gesichert und was mehr eine kreative Interpretation?
Die spezielle Relativitätstheorie wurde 1905
veröffentlicht und die Elektrodynamik war der Ausgangspunkt der
Einstein’schen Überlegungen. Dennoch ist ihr Einfluss auf die Lehre in
der Elektrotechnik relativ gering.
In der Arbeit wird gezeigt, dass die Begriffe der Elektrotechnik unter
Einbeziehung der Relativitätstheorie sehr viel klarer und anschaulicher
gefasst werden können. Dazu brauchen keine nicht nachweisbaren oder
überflüssigen „Mechanismen“ bemüht zu werden, welche letzten Endes auch in
der Quantenmechanik nicht dargestellt werden.
So ist zu erkennen, dass das elektrische Feld (E) immer im aktuellen
Beobachtungsystem von einer ruhenden Probeladung „gemessen“ wird. Es
kann darüber hinaus ein invariantes Gesamtfeld aus der Kraft einer
bewegten Ladung auf eine ebenfalls bewegte Probeladung definiert
werden. Neben einem elektrischen Potential ergibt sich daraus sofort
auch das Vektorpotential. Das Induktionsgesetz für die „Ruheinduktion“
kann unmittelbar aus der Vorstellung einer Ausbreitung von
Stromänderungen mit endlicher Geschwindigkeit entlang eines Leiters aus
dieser Kraft abgeleitet werden.
Damit lässt sich eine plausible
Vorstellung begründen, bei der alle Vorgänge von einer Ladung ausgehen
und sich nach dem Nahwirkungsprinzip in den Raum ausbreiten. Für die
Elektrotechnik ist hierbei nur das Ergebnis dieser Wirkung von
Bedeutung, nicht aber ihr „Mechanismus“. Nach dem Nahwirkungsprinzip
sind im Ergebnis vier axiomatische Forderungen zu erfüllen. Einerseits
müssen die Verbindungen mit der gleichen Menge an Gegenladungen und deren
Bewegung sowie andererseits alle Kraftwirkungen beschrieben werden. Es
ergibt sich durch die Untersuchungen eine Möglichkeit, das Magnetfeld
anders zu fassen. Die genannte Vorstellung funktioniert auch mit diesem
Magnetfeld ohne Bruch bis in die vierdimensionale Tensorschreibweise
der relativistischen Elektrodynamik.
Die Darstellung ist gedacht für Interessenten, die die theoretischen
Grundlagen der Elektrotechnik kennen und geneigt sind, die
Wirkungsmechanismen weiter zu diskutieren. Es erfolgt der Versuch einer
deduktiven Ableitung der Gesetzmäßigkeiten einschließlich der
Maxwell’schen Gleichungen.
Kurzartikel (8 Seiten ca. 450 KB, ohne mathematische Ableitungen als PDF-Datei
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