Magnetismus

Magnetismus
Sonne λ= 284Å
Magnetit (Fe3O4)
Magnetare/
Neutronensterne
Kernspintomographie =
Magnetresonanztomographie
Ein Magnetfeld wird erzeugt durch:
• Permanentmagnet
(mikroskopische Ursache: Eigendrehimpuls = Spin der Elektronen)
• Strom (bewegte Ladung)
(-> sh. Versuch Kompassnadel neben Strom durchflossenem Draht)
• zeitlich veränderliches elektrisches Feld
Es gibt keine magnetischen Monopole (d.h. es wurden noch keine beobachtet)
Experimentalphysik I/II für Biologie u. Zahnmedizin: Wintersemester 2013/14
Caren Hagner
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Grundtypen magnetischer Felder
Magnetfeld
um stromdurchflossenen
Draht
B
I
Magnetfeld um stromführenden Draht
der zu einer Schleife gebogen ist
Magnetfeld einer
langen Spule
Magnetfeld eines
Permanentmagneten
B
N
S
I
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Wie entsteht das Magnetfeld in Materie?
Magnetfeld um stromführenden Draht
der zu einer Schleife gebogen ist
Magnetfeld eines Elektrons
Ursache: Eigendrehimpuls(Spin)
des Elektrons
B
Drehachse
I
Magnetfeld eines Protons
(Neutrons, Atomkerns)
Drehachse
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Das Erdmagnetfeld
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Computersimulation des Erdmagnetfelds
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Wanderung des magnetischen Nordpols
Das Erdmagnetfeld polt sich ca. alle 250.000 Jahre um.
Die letzte Umpolung fand allerdings schon
vor 780.000 Jahren statt.
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Kraft auf einen stromdurchflossenen Leiter im Magnetfeld
Rechte Hand Regel
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Magnetische Kraftflussdichte B und magnetische Feldstärke H
Erdmagnetfeld
Stärkste Magnetfelder im Labor
Magnetfeld in Atomen
Magnetfeld an der Oberfläche
eines Neutronensterns
ca. 10-4T = 1 G (Gauss)
ca. 45T
ca. 10T
ca. 108T
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Magnetfeld einer langezogenen Spule (Feld innen homogen, außen schwach):
= Elektromagnet
Elektromagnet
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Kraft auf ein geladenes Teilchen im Magnetfeld, Lorentzkraft
Magnetfeld in Bildebene hinein
x
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Rechte Hand Regel
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Versuch Fadenstrahlrohr:
1. Geschwindigkeit genau senkrecht
zum Magnetfeld:
Kreisbahn
2. Geschwindigkeit schräg zum
Magnetfeld:
Schraubenlinie
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Bedeutung (Beispiele):
“Magnetische Flasche”, Erdmagnetfeld schützt vor kosmischer Strahlung, Polarlichter
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Erdmagnetfeld
Sonnenwind =
Teilchen (Protonen, Elektronen, He-Kerne)
von der Sonne
Polarlicht
(Aurora Borealis,
Aurora Australis)
Polarlicht über der Erde (gesehen vom Space Shuttle Discovery)