Kapitel 29 - Magnetfelder

Kapitel 29 - Magnetfelder
(Geschichte des Magnetismus- http://www.bogen-electronic.com/geschichte-desmagnetismus-german.html)
1 - Magnet : altgriechiesch Stein aus Magnesia, Präfekture der Verwaltungsregion
Thessalien in Griechenland. In Magnesia waren viele natürlicher
Magneteisensteine.
2- chinesische Quellen: Die ersten Kompasse, sogenannte magnetische Wagen
oder "Wagen, die nach Süden zeigen" gab es in China spätestens seit dem ersten
nachchristlichen Jahrhundert. Zwei Polen !
Zwei Polen: A|B. A |A oder B|B stoßen sich ab, A|B, B|A ziehen sich an.
3- W. Gilbert (1550-1600) zeigte dass die Erde insgesamt als ein einziger Magnet
mit zwei Polen angesehen werden muss. Entscheidend jedoch waren seine
eigenen Experimente mit einem kugelförmigen Magneten, den er „Terrella“ (Latein
„kleine Erde“) nannte.
4- Hans Christian Ørsted (1777-1851) (dänischer Physiker) entdeckte Ørsted die
magnetische Wirkung des elektrischen Stromes (Strom in einem Draht produziert
ein Magnetfeld)
5- von Ørsted Amper, Faraday, Maxwell !
==> Magnetismus, zusammen mit Elektrostatik, ist eine der vier Grundkräfte der
Physik. Die vier fundamentalen Wechselwirkungen Gravitation,
Elektromagnetismus, schwache Wechselwirkung, starke Wechselwirkung.
Eine fundamentale Wechselwirkung ist einer der grundlegend verschiedenen
Wege, auf denen sich physikalische Objekte (Körper, Felder, Teilchen, Systeme)
gegenseitig beeinflussen können.
1
Das Magnetfeld
Plastikstab -> Vektorfeld (elektrisch Feld E) in alle Punkten des Raums.
Ein Magnet erzeugt in allen Punkten des ihn umgebenden Raums ein Vektorfeld B
(http://de.wikipedia.org/wiki/Magnetismus)
Magnetfelder entstehen zum einen bei jeder Bewegung von elektrischen Ladungen
Magnetfelder können verursacht werden durch
•
•
•
magnetische Materialien, etwa einen Dauermagneten,
elektrische Ströme, z. B. eine stromdurchflossene Spule oder
zeitliche Änderung eines elektrischen Feldes.
Magnetische Feldlinien veranschaulichen in jedem Punkt des Feldes Richtung und
Richtungssinn des Magnetfeldes bzw. des magnetischen Flusses.
Magnetische Feldlinien veranschaulichen in jedem Punkt des Feldes Richtung und
Richtungssinn des Magnetfeldes bzw. des magnetischen Flusses.
In der Magnetostatik gibt es im Gegensatz zur Elektrostatik keine Ladungen –
magnetische Monopole sind zwar denkbar, alle experimentellen Tatsachen
sprechen aber gegen ihre Existenz.
Konvention: Die Rechte-Hand-Regel
2
Magnetische Kraft (auf einen stromdurchflossenen Draht)
29-7
Wenn elektrischer Strom durch einen Draht läuft, wird ein kreisförmiges Magnetfeld
erzeugt. [5]
F=IxB
in electromagnetismus
Fel = q E
können wir etwas ähnlich schreiben? NEIN weil wir haben bis jetzt keine
Magnetische Monopole! wir brauchen eine Ladung in Bewegung!
FB ⊥ B
FB ∝
v (Ladung Geschwindigkeit) FB ⊥ v
FB ∝
q
B übt eine Kraft
FB auf eine Ladung q die mit eine Geschwindigkeit v in B sich
bewegt aus, die so genannte Lorentzkraft:
FB = q v x B (vektorprodukt)
der Betrag ist:
FB = |q| v B sin phi
wo phi ist der Winkel zwischen den Richtungen der Vektoren v und B.
3
Lorentzkraft (FE = elektrische Komponente der Lorentzkraft, FB magnetische
Komponente)
[B] in SI = N sec / C m = Tesla
1 Tesla ist ein sehr stark B,
1 Gauss = 10 -4 Tesla (keine SI unit, aber sehr benutz)
Erdmagnetfeld circa 1/2 Gauss
Tabelle 29-1 Beispielen von B Werte.
FB wirkt senkrecht zu den Feldlinien des Magnetfeldes und senkrecht zur
Bewegungsrichtung der Ladung
Note:
1- im Gegensatz zur Ablenkung einer Ladung im elektrischen Feld keinerlei Arbeit
verrichtet, anders gesagt: Die kinetische Energie einer allein durch ein Magnetfeld
gleichbleibender Stärke abgelenkten Ladung und damit auch ihre
Bahngeschwindigkeit bleiben dabei unverändert
2- Verlaufen die beiden Vektoren
und
parallel oder antiparallel zueinander,
wird
gleich 0, anders gesagt: Bewegt sich eine Ladung in Feldlinien-richtung
eines Magnetfelds oder genau entgegen-gerichtet, findet keinerlei Ablenkung statt.
Tipp für den Vortrag:
- 29-3 Die Entdeckung des Elektrons
- 29-6 Zyklotron und Synchrotron
4
Drehmoment auf eine stromdurchflossene Drahtschleife
Wir bauen ein Elektromotor!
Materil list:
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