Definitionen

Kap 7 - Elektrik
7.7 Elektromagnetismus
7.7.1 Der Erdmagnetismus
Dass es sich beim Magnetismus und den damit zusammenhängenden
Magnetfeldern um ein höchst bedeutendes physikalische Phänomen handelt,
lässt sich wohl am besten am Beispiel des Erdmagnetfeldes verdeutlichen,
ohne das ein Leben auf unserem Planeten überhaupt nicht möglich wäre.
7.7.2 Entdeckung des Elektromagnetismus
Der dänische Physiker und Chemiker Prof. Hans Christian Ørsted (1777 - 1851)
entdeckte im Jahre 1820 die magnetische Wirkung des elektrischen Stromes.
Als Ørsted eine Vorlesung zum Thema „Zusammenhang von Wärme und
Elektrizität“ hielt und dabei Strom durch einen Platindraht fließen ließ, entdeckte
er, dass sich eine Magnetnadel, die wahrscheinlich von einem vorherigen
Versuch zurück geblieben war, bewegte. Bei Wiederholungen des Versuches
mit verschiedenen Drähten, machte er ähnliche Beobachtungen.
Auch nach der Vorlesung experimentierte er weiter, bis er sich sicher war, dass
es den sogenannten Elektromagnetismus wirklich gab.
Nachdem Ørsted seine Entdeckung bekannt gab, fanden viele weitere
Versuche zu diesem Thema statt. Die beiden französischen Physiker Ampère
und Arago konnten so zum Beispiel in einem ihrer Versuche nachweisen, dass
sich ein Nagel, den sie in die Nähe eines Stromkreises brachten, magnetisierte
und eine Kompassnadel zum Ausschlag brachte.
Auf Grund dieser Entdeckung begann man mit dem Bau von Elektromagneten,
die jedoch zu Beginn noch sehr schwach, teilweise gefährlich und auch einfach
gebaut waren.
Grundsätzlich gilt, dass um jeden elektrisch geladenen Körper ein elektrisches
Feld existiert und zwar unabhängig davon, ob der Ladungsträger sich bewegt
oder sich in Ruhe befindet. Ein magnetisches Feld baut sich allerdings nur dann
um einen Ladungsträger auf, wenn dieser in Bewegung ist, d.h.: jeder Leiter,
durch den Strom fließt, wird von einem Magnetfeld umgeben.
Kap 7 - Elektrik
7.7.3 Die Dreifingerregel
Anhand der 3-Fingerregel der rechten Hand, kann man sehr einfach feststellen,
in welche Richtung ein Elektron abgelenkt wird, dass sich in einem Magnetfeld
senkrecht zu den Magnetfeldlinien des Magnetfelds bewegt. Umgekehrt kann
man feststellen, in welche Richtung der Strom fließt, wenn sich ein Leiter
senkrecht zu den Magnetfeldlinien bewegt. Man nennt diese Regel auch die
UVW-Regel (Ursache, Vermittlung, Wirkung). Bei der Rechten-Hand-Regel geht
man von der technischen Stromrichtung aus. Benutzt man die linke Hand, so
werden die Verhältnisse bzgl. der physikalischen Stromstärke erläutert.
U V W - Regel
Vermittlung
Zeigefinger
Magnetfeld
Ursache
Daumen
Wirkung
Strom oder Bewegung
Mittelfinger
Bewegung oder Strom
7.7.4 Das Fadenstrahlrohr
Das Fadenstrahlrohr ist die Grundlage für alle Bildröhren (z.B.: Fernseher,
Monitor, aber: ≠ Flachbildschirm, Plasmabildschirm). Mit Hilfe einer
Elektronenkanone werden Elektronen zu einem Bildschirm hin beschleunigt.
Durch Magnetfelder, die von Spulen erzeugt werden, kann man die Elektronen
sowohl horizontal, als auch vertikal ablenken und damit auf dem Bildschirm
einen Lichtpunkt erzeugen, der zeilenweise von links nach rechts und von oben
nach unten bewegt wird.
Kap 7 - Elektrik
7.7.5 Die Wirbelstrombremse (Das Waltenhofersche Pendel)
Dieses Kapitel ist nicht mehr Gegenstand des Lehrplans!! Es soll hier trotzdem
erwähnt werden, weil man mit diesem Waltenhoferschen Pendel die
Wechselwirkung von einem sich ändernden Magnetfeld und dem daraus
resultierendem Strom zeigen kann. Der Versuch stellt damit einen Ausblick auf
die Kollegstufe dar.
Die Funktion der Wirbelstrombremse besteht darin, sich bewegende, elektrisch
leitende Teile abzubremsen.
- Eine Metallschiene wird senkrecht zu den Magnetfeldlinien eines
Hufeisenmagneten bewegt.
- Dadurch entsteht ein Strom, dessen Richtung mit Hilfe der UVW-Regel
(Dreifingerregel) bestimmt werden kann.
- Der Strom seinerseits bewirkt eine verzögernde Kraft (Lorentzkraft), die
entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung gerichtet ist. Daraus entsteht die
Abbremsung der Metallschiene.
Kap 7 - Elektrik
Fragen dazu
 Beschreibungen der im Unterricht gemachten Versuche
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