II. Statische Magnetische Felder

II. Statische Magnetische Felder
7. Einführung des Magnetischen Feldes
7.1.Grundlagen
• Jeder Magnet besitzt einen Nord- und einen Südpol
• Magnetische Feldlinien sind geschlossene Linien
• Die Richtung der Feldlinien wurde so festgelegt, dass die Feldlinien am Nordpol
austreten und am Südpol einmünden. Im Inneren des Magneten verlaufen die Linien
vom Süd- zum Nordpol
• Eine Magnetnadel richtet sich in jedem beliebigen Punkt eines Magnetfeldes tangential
an die durchführende Feldlinie aus, so dass der Nordpol der Magnetnadel in
Feldrichtung zeigt; Beispiel Stabmagnet:
Abbildung 1: Feldlinien eines Magneten
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Im Inneren eines Eisenkörpers werden durch das magnetische Feld die
Elementarmagnete ausgerichtet; bei gehärtetem Stahl bleibt diese Ausrichtung nach
Herausnehmen aus dem Feld weitgehend erhalten; weiches Eisen wird fast völlig
unmagnetisch
Es gibt KEINE magnetischen Monopole:
Abbildung 2: Beim Bruch entstehen keine Monopole
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Innerhalb eines Hufeisenmagneten ist das Feld fast (annähernd) völlig homogen
Abbildung 3: Feld eines Hufeisenmagneten
7.2. Magnetfelder in der Umgebung stromdurchflossener Leiter
• In der Umgebung eines stromdurchflossenen Leiters befindet sich ein magnetisches
Feld
• Bei geradlinigem Leiter bilden sich um den Leiter konzentrische Kreise
4.1
4.2
Abbildung 4: Magnetfeld einer stromdurchflossenen Leiterschleife mit Zeichenerklärung des
Stromflusses in (4.1) bzw. aus der Zeichenebene heraus (4.2).
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Die Richtung der Feldlinien bei einem Leiter lässt sich mit der Rechten-Hand-Regel
bestimmen:
Rechte Hand Regel: Umfasst man mit den Fingern der rechten
Hand einen stromdurchflossenen Leiter, so dass der Daumen der
rechten Hand in Stromrichtung (technische Stromrichtung) zeigt,
so zeigen die Finger die Feldlinienrichtung an.
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Eine von Gleichstrom durchflossene Spule zeigt im Äußeren die gleiche magnetischen
Eigenschaften wie ein Stabmagnet (siehe 7.1)
Im Inneren einer langgestreckten Spule verlaufen die Feldlinien parallel zur
Spulenachse
Abbildung 5: Magnetfeld einer stromdurchflossnen Spule
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Die Pole einer stromdurchflossenen Spule hängen von der Stromrichtung ab und
können mit folgenden Merkregeln bestimmt werden:
Schaut man auf ein Spulenende und dieses wird im Uhrzeigersinn vom
elektrischen Strom durchflossen, so ist dort ein Südpol; wird das
Spulenende entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn umflossen, so ist dort ein
Nordpol.
Umfasst man eine Spule mit den Fingern der rechten Hand, so dass die
Finger in die technische Stromrichtung zeigen, so zeigt der Daumen zum
Nordpol, d.h. innerhalb der Spule in Richtung der Feldlinien.