Magnetismus
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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 Magnetismus 1 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 Experimentalphysik I/II für Biologie u. Zahnmedizin: Wintersemester 2013/14 Caren Hagner Magnetismus 2 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 Experimentalphysik I/II für Biologie u. Zahnmedizin: Wintersemester 2013/14 Caren Hagner Magnetismus 3 Das Erdmagnetfeld Experimentalphysik I/II für Biologie u. Zahnmedizin: Wintersemester 2013/14 Caren Hagner Magnetismus 4 Computersimulation des Erdmagnetfelds Experimentalphysik I/II für Biologie u. Zahnmedizin: Wintersemester 2013/14 Caren Hagner Magnetismus 5 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. Experimentalphysik I/II für Biologie u. Zahnmedizin: Wintersemester 2013/14 Caren Hagner Magnetismus 6 Kraft auf einen stromdurchflossenen Leiter im Magnetfeld Rechte Hand Regel Experimentalphysik I/II für Biologie u. Zahnmedizin: Wintersemester 2013/14 Caren Hagner Magnetismus 7 Experimentalphysik I/II für Biologie u. Zahnmedizin: Wintersemester 2013/14 Caren Hagner Magnetismus 8 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 Experimentalphysik I/II für Biologie u. Zahnmedizin: Wintersemester 2013/14 Caren Hagner Magnetismus 9 Magnetfeld einer langezogenen Spule (Feld innen homogen, außen schwach): = Elektromagnet Elektromagnet Experimentalphysik I/II für Biologie u. Zahnmedizin: Wintersemester 2013/14 Caren Hagner Magnetismus 10 Kraft auf ein geladenes Teilchen im Magnetfeld, Lorentzkraft Magnetfeld in Bildebene hinein x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x Rechte Hand Regel Experimentalphysik I/II für Biologie u. Zahnmedizin: Wintersemester 2013/14 Caren Hagner Magnetismus 11 Versuch Fadenstrahlrohr: 1. Geschwindigkeit genau senkrecht zum Magnetfeld: Kreisbahn 2. Geschwindigkeit schräg zum Magnetfeld: Schraubenlinie Experimentalphysik I/II für Biologie u. Zahnmedizin: Wintersemester 2013/14 Caren Hagner Magnetismus 12 Bedeutung (Beispiele): “Magnetische Flasche”, Erdmagnetfeld schützt vor kosmischer Strahlung, Polarlichter Experimentalphysik I/II für Biologie u. Zahnmedizin: Wintersemester 2013/14 Caren Hagner Magnetismus 13 Erdmagnetfeld Sonnenwind = Teilchen (Protonen, Elektronen, He-Kerne) von der Sonne Polarlicht (Aurora Borealis, Aurora Australis) Polarlicht über der Erde (gesehen vom Space Shuttle Discovery)
