Ideales Gasgesetz

Elektromagnetismus
Permanentmagnetismus
Im Altertum fand man Materialien, die sich auf Schiffchen schwimmend, immer in eine
Richtung orientierten; quasi unter Reibungsfreiheit eine vorgegebene Richtung eingenommen
haben. So hat sich nomenklatorisch entwickelt, dass das zum magnetischen Nordpol
weisende Ende den Namen „Nordpol“ erhält. Da sich aber entgegengesetzte Pole anziehen,
ist damit der magnetische Nordpol physikalisch gesehen ein Südpol. Später werden wir sehen,
dass Physikalisch notwendigerweise sich gegengesetzte Pole anziehen.
Die oben genannten Materialien sind dauerhaft magnetisch, man spricht von
Permanentmagneten.
Manche Materialien werden durch Magneten angezogen. Dies wird durch die sogenannte
magnetische Influenz erklärt.
(Ausführungen zu Permanentmagnetismus und magnetischer Influenz siehe auch:
http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/permanentmagnetismus
http://phet.colorado.edu/en/simulation/faraday)
Magnetische Feldlinien
Magnetische Feldlinien geben Auskunft über Stärke und Richtung des Magnetfeldes.
Die Stärke wird durch die Dichte (wie nah die Feldlinien beieinander sind) charakterisiert.
Die Richtung der Feldlinie an einem bestimmten Punkt orientiert sich an der Ausrichtung
der Magnetnadel.
Dabei gelten folgende Regeln („Pinocchioprinzip“):
a) Die Feldlinien stehen tangential zu den Magnetnadeln.
b) Die Richtung der Feldlinie weist in Nordrichtung der Magnetnadel.
c) Feldlinien verlaufen immer geschlossen.
Beispiel: Unteres Beispiel zeigt das Feld um einen Hufeisenmagneten herum.
Du kannst Dir anhand der obigen 4 Regeln klarmachen, warum dies so sein muss!
Aufgabe: Fertige nun selbst die Feldlinienstruktur des vorliegenden Magneten mithilfe einer
Kompassnadel an!
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In der Oberstufe werdet ihr in Mathematik von sogenannten Vektoren hören. Das sind
mathematische Objekte, die über einen Betrag und eine Richtung verfügen.
Wir begnügen uns für die Deutung unserer Experimente mit einem sogenannten B-Pfeil.
Dieser Pfeil soll einfach in Richtung des Nordpoles der Kompassnadel weisen.
Dabei soll ein langer Pfeil ein starkes Magnetfeld (=hohe Feldliniensichte) andeuten.
Elektromagnetismus
Bevor wir auf den Elektromagnetismus direkt eingehen, wiederholen wir ein paar Dinge aus
der 3. Klasse!
a) Stromkreis
Siehe dazu auch folgende Animation!
http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/elektrischegrundgroessen#Elektrische%20Spannung%20und%20Energie
Die rechte Abbildung zeigt einen Stromkreis im Grundaufbau. Dabei ist allerdings die
Bewegung der Elektronen dargestellt! Wir sprechen allerdings von der technischen
Stromrichtung, die gegen die Elektronenstromrichtung gerichtet ist.
b) Stromstärke I
Die Stromstärke gibt an, wie viele Ladungen pro Zeit durch einen Querschnitt fließen.
Stromstärk e I 
Ladungsmen ge Q

Einheit 1A „Ampere 1A=1C/s
Zeit
t
Siehe auch folgende Animation
http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/elektrischegrundgroessen#lightbox=/themenbereiche/elektrische-grundgroessen/lb/elektrische-groessenstrom-ladung
c) Spannung U
Die Spannung zwischen den Enden des Verbrauchers reguliert die Stromstärke. Hohe
Spannunghohe Stromstärke!
Siehe dazu auch folgende Animation! Klicke zur Variation der Spannung mit der rechten
Maustaste die Batterie an!
http://phet.colorado.edu/en/simulation/circuit-construction-kit-dc-virtual-lab
d) Widerstand R
Der Widerstand ist eine Größe, die sich auf das Bauteil Verbraucher bezieht und die
Stromstärke im Verbraucher bei einer bestimmten Spannung bestimmt.
Klicke nun in der oben dargestellten Animation mit der rechten Maustaste auf das Bauteil
Widerstand und variiere so den Betrag des Widerstandes.
Man erkennt: Widerstand hochStrom klein.
Man definiert den elektrischen Widerstand sinnvollerweise durch
R
U
I
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1820 wurde durch Hans Christian Øersted ein Effekt entdeckt, den wir im Schülerversuch
nachvollziehen werden. Versuche aus Deinen Messungen das Magnetfeld eines geradlinigen
Leiters in Abhängigkeit von der Stromrichtung zu konstruieren!
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