Magnetostatik mit H - KPK

Magnetostatik mit H
Holger Hauptmann
Europa-Gymnasium, Wörth am Rhein
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Maxwell-Gleichungen
formuliert mit E und B:
E: Quellen sind elektrische Ladungen
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B: Quellenfrei
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Magnetostatik mit B
Folgerung:
- Magnetische B-Feldlinien
sind stets geschlossen
Nicht zu folgern:
- Wie verlaufen die Feldlinien?
- Wo sitzen die Magnetpole?
(Was sind Magnetpole?)
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3
Magnetostatik mit B
Beobachtungen:
- Feldlinien haben Knicke
- Feldlinien laufen nicht
notwendig durch Pole
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Magnetostatik mit B
 Feldlinienbilder oft falsch
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Maxwell-Gleichungen
formuliert mit E und H:

Wirbeldichte

Quellendichte
H: nicht Quellenfrei
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Magnetostatik mit H
N N N N N
Folgerungen:
- Magn. H-Feldlinien beginnen auf
positiver und enden auf negativer
magnetischer Ladung.
- Sie laufen vom Nord- zum Südpol.
- Die Pole sind da, wo die HFeldlinien beginnen und enden.
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S S S S S
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Magnetostatik mit H
 Für das Zeichnen von HFeldlinien gelten die gleichen
Regeln wie für das Zeichnen
elektrischer Feldlinien.
 Die Magnetostatik ist genauso
einfach wie die Elektrostatik!
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Magnetostatik mit H
B
B = m0 ( H + M )
H
außerhalb von Materie: B ~ H
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Ring- und Scheibenmagnet
Ringmagnet mit Schlitz
Scheibenmagnet
Wie sieht das magnetische Feld der Magnete aus?
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Ring- und Scheibenmagnet
Ringmagnet mit Schlitz
Scheibenmagnet
Das magnetische Feld ist identisch, so wie die Polverteilung.
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magnetisierter Ring
Der Scheibenmagnet wird
umgedreht in den Schlitz
des Ringmagneten gesteckt.
←
 Der magnetisierte Ring hat keine Pole und kein Feld mehr.
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Magnetpole und magnetische Ladung
An Magnetpolen befindet sich magnetische Ladung Qm.
Nordpol: positive magnetische Ladung
Südpol: negative magnetische Ladung
Es handelt sich um gebundene Ladungen (Dipolladung).
Folge: Die Gesamtladung jedes Magneten ist Null.
Magnetische Ladung ist von magnetischen Feldern umgeben.
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Magnetisierungslinien und Feldlinien
Magnetisierungslinien beginnen auf negativer und enden auf
positiver magnetischer Ladung, oder sie sind in sich geschlossen.
H-Feldlinien beginnen auf positiver und enden auf negativer
magnetischer Ladung.
H-Feldlinien beginnen wo Magnetisierungslinien enden und
umgekehrt.
 B-Feldlinien haben keinen Anfang und kein Ende.
B = m0 ( H + M )
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Ein kleiner Test: magnetisierte Hohlkugel
Wie sieht das magnetische Feld der Hohlkugel aus?
Nordpol
Südpol
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elektrische und magnetische Influenz
Entstehung von Oberflächenladungen durch
- Verschiebung freier elektrischer Ladungen (el. Leiter)
- Ausrichten elektrischer Dipole (Dielektrika: Polarisierung)
- Ausrichten magn. Dipole (Weichmagnete: Magnetisierung)
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elektrische und magnetische Influenz
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elektrische und magnetische Influenz
Entstehung von Oberflächenladungen durch
- Verschiebung freier elektrischer Ladungen (el. Leiter)
- Ausrichten elektrischer Dipole (Dielektrika: Polarisierung)
- Ausrichten magn. Dipole (Weichmagnete: Magnetisierung)
Metall / Dielektrikum mit r → ∞ / Weichmagnet mit μr → ∞ :
 Im Inneren feldfrei
 Feldlinien enden senkrecht auf der Oberfläche
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Weichmagnete
Weichmagnet mit μr → ∞
Weichmagnet mit μr = 2
Metall / Dielektrikum mit r → ∞
Dielektrikum mit r = 2
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Supraleiter
Weichmagnet mit μr → ∞
Diamagnet mit μr = 0
Metall / Dielektrikum mit r → ∞
kein elektrisches Analogon
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Weichmagnet und Hartmagnet
induzierter Weichmagnet
Magnetpol (Hartmagnet)
elektrischer Leiter
elektrischer Nichtleiter
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Ein trickreicher Hufeisenmagnet
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Der Aufbau des Hufeisenmagneten
Stabmagnet
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Weicheisen
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Das Magnetfeld des Hufeisenmagneten
Zwischen den Schenkeln: homogenes Magnetfeld,
wie beim Kondensator
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Wie kommt das homogene Feld zustande?
Nordpolladung
Südpolladung
Auf den Schenkeln werden Magnetpole influenziert.
Die magnetische Ladung verteilt sich wie beim Kondensator.
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