Fächer

Physik

Elektrische und magnetische felder

Ladungsträger in magnetfeldern

Lorentzkraft

Oersted-Versuch und Magnetfelder: Einfach erklärt

Name: Knowunity
Brand: Knowunity

Öffnen

Oersted-Versuch und Magnetfelder: Einfach erklärt

Luana

@luana.vita

492 Follower

Der Oersted-Versuch demonstriert die Erzeugung von Magnetfeldern durch elektrische Ströme. Stromdurchflossene Leiter erzeugen Magnetfelder, die mit der Linken-Hand-Regel beschrieben werden können. Die Lorentzkraft wirkt auf stromdurchflossene Leiter im Magnetfeld. Die magnetische Flussdichte B wird als Maß für die Stärke des Magnetfeldes verwendet. Spulen erzeugen homogene Magnetfelder, deren Stärke von Windungszahl, Stromstärke und Spulengeometrie abhängt. Das Erdmagnetfeld ähnelt dem eines Stabmagneten und wird durch Deklination und Inklination charakterisiert.

• Magnetfelder werden von Magneten und stromdurchflossenen Leitern erzeugt
• Der Oersted-Versuch zeigt den Zusammenhang zwischen Strom und Magnetfeld
• Die Lorentzkraft wirkt auf bewegte Ladungsträger im Magnetfeld
• Die magnetische Flussdichte B beschreibt die Stärke von Magnetfeldern
• Spulen erzeugen homogene Magnetfelder, deren Stärke berechnet werden kann
• Das Erdmagnetfeld wird durch Deklination und Inklination charakterisiert

19.2.2021

1518

MAGNETISCHE
FELDER
Exp.: zwei parallele Leiter
U
Sobald der Stromkreis (kurzzeitig) geschlossen ist, stoßen sich die beiden
Leiter ab.
⇒ Mag

Das Erdmagnetfeld

Dieser Abschnitt behandelt das Erdmagnetfeld. Die Erde besitzt ein schwaches Magnetfeld, das dem eines Stabmagneten ähnelt.

Definition: Das Erdmagnetfeld wird durch den sich bewegenden flüssigen äußeren Erdkern erzeugt.

Wichtige Begriffe im Zusammenhang mit dem Erdmagnetfeld sind:

Deklination (Missweisung): Der Winkel zwischen dem magnetischen und dem geografischen Nordpol.

Definition: Die Deklination ist die Abweichung zwischen magnetischem und geografischem Nordpol.

Inklination: Der Winkel, mit dem die Feldlinien auf den Erdboden treffen.

Definition: Die Inklination ist der Winkel, unter dem die Erdmagnetfeldlinien auf die Erdoberfläche treffen.

Das Erdmagnetfeld wird durch den Vektor BE beschrieben, der in Richtung der Feldlinien zeigt. Dieser Vektor kann in einen horizontalen Anteil BH und einen vertikalen Anteil BV zerlegt werden.

Highlight: Die magnetischen Pole der Erde wandern leicht, da das Magnetfeld vom beweglichen flüssigen äußeren Erdkern erzeugt wird.

Die Messung des Erdmagnetfelds erfolgt mithilfe des horizontalen Anteils BH.

Öffnen

Erzeugung von Magnetfeldern

Dieser Abschnitt behandelt die Erzeugung von Magnetfeldern durch elektrische Ströme, basierend auf dem Oersted-Versuch von 1820.

Example: Der Oersted-Versuch zeigt, dass um einen stromdurchflossenen Leiter ein Magnetfeld entsteht, das senkrecht zum Leiter steht.

Die Richtung des Magnetfeldes kann mit der Linken-Hand-Regel bestimmt werden:

Daumen zeigt in Stromrichtung
Finger zeigen in Magnetfeldrichtung

Bei einer stromdurchflossenen Spule überlagern sich die Magnetfelder der einzelnen Windungen zu einem großen Magnetfeld.

Highlight: Im Inneren einer Spule entsteht ein homogenes Magnetfeld, außen und am Rand ein inhomogenes Magnetfeld.

Die Polarität einer Spule entspricht der eines Stabmagneten, wobei der Nordpol dort ist, wo die Magnetfeldlinien aus der Spule austreten.

Definition: Ein homogenes Magnetfeld hat parallele, gleichmäßig verteilte Feldlinien, während ein inhomogenes Magnetfeld ungleichmäßig verteilte Feldlinien aufweist.

Öffnen

Magnetfeld einer schlanken Spule

Dieser Abschnitt behandelt das Magnetfeld einer schlanken Spule. Experimente zeigen, dass die magnetische Flussdichte B proportional zur Windungszahl n, zur Stromstärke I und umgekehrt proportional zur Spulenlänge l ist:

B ~ (n * I) / l

Definition: In einer schlanken Spule (lang gestreckt und gerade) ist die magnetische Flussdichte annähernd konstant und das Magnetfeld homogen.

Die magnetische Flussdichte in einer schlanken Spule wird durch folgende Formel beschrieben:

B = μ0 * (n / l) * I

Dabei ist μ0 die magnetische Feldkonstante, eine Naturkonstante mit dem Wert:

μ0 = 1,257 * 10^-6 Tm/A = 1,257 * 10^-6 Vs/(Am)

Highlight: Magnetisierbare Stoffe (Eisen, Nickel, Cobalt) in der Spule verstärken das Magnetfeld um den Faktor μr, die Permeabilitätszahl.

Die allgemeine Formel für die magnetische Flussdichte in einer Spule mit Kern lautet:

B = μ0 * μr * (n / l) * I

Öffnen

Magnetische Felder und Elektromagnetismus

Dieser Abschnitt führt in die Grundlagen magnetischer Felder und des Elektromagnetismus ein. Es wird gezeigt, dass zwei parallele stromdurchflossene Leiter sich abstoßen, was den Zusammenhang zwischen Elektrizität und Magnetismus verdeutlicht.

Definition: Ein Magnetfeld ist ein Raum, in dem auf magnetische Körper Kräfte wirken.

Magnetfelder werden von Magneten erzeugt, wie Stabmagneten, Hufeisenmagneten oder Elektromagneten. Jeder Magnet besitzt einen Nord- und einen Südpol, wobei sich gleichnamige Pole abstoßen und ungleichnamige anziehen.

Highlight: Es gibt keine magnetischen Monopole, was in der zweiten Maxwell-Gleichung ausgedrückt wird.

Magnetische Feldlinien verlaufen vom Nord- zum Südpol und sind immer geschlossen. Sie visualisieren die Struktur des Magnetfeldes.

Vocabulary: Homogenes Magnetfeld - Ein Magnetfeld mit parallelen, gleichmäßig verteilten Feldlinien.

Vocabulary: Inhomogenes Magnetfeld - Ein Magnetfeld mit ungleichmäßig verteilten Feldlinien.

Permanentmagnete können durch Hitze oder Erschütterung entmagnetisiert werden. Ferromagnetische Materialien wie Eisen, Nickel und Kobalt können magnetisiert werden.

Öffnen

Stärke von Magnetfeldern und Lorentzkraft

In diesem Abschnitt wird die Stärke von Magnetfeldern und die Lorentzkraft behandelt. Ein Experiment zeigt, dass ein stromdurchflossener Leiter im Magnetfeld eine Kraft erfährt - die Lorentzkraft.

Definition: Die Lorentzkraft ist die Kraft, die auf einen stromdurchflossenen Leiter im Magnetfeld wirkt.

Die Richtung der Lorentzkraft kann mit der Drei-Finger-Regel der linken Hand bestimmt werden:

Daumen: Stromrichtung
Zeigefinger: Magnetfeldrichtung
Mittelfinger: Lorentzkraft

Highlight: Sind Stromrichtung und Magnetfeldrichtung parallel, wirkt keine Kraft.

Experimente zeigen, dass die Lorentzkraft proportional zur Stromstärke (Ip) und zur Leiterlänge (s) ist:

FL ~ Ip * s

Definition: Die magnetische Flussdichte B wird definiert als:

B = FL / (Ip * s * sin(φ))

Einheit: 1 Tesla = 1 T = 1 N/(A*m)

Die allgemeine Formel für die Lorentzkraft lautet:

FL = Ip * B * s * sin(φ)

wobei φ der Winkel zwischen Leiter und Magnetfeldlinien ist.

Öffnen

Nichts passendes dabei? Erkunde andere Fachbereiche.

Knowunity ist die #1 unter den Bildungs-Apps in fünf europäischen Ländern

Knowunity wurde bei Apple als "Featured Story" ausgezeichnet und hat die App-Store-Charts in der Kategorie Bildung in Deutschland, Italien, Polen, der Schweiz und dem Vereinigten Königreich regelmäßig angeführt. Werde noch heute Mitglied bei Knowunity und hilf Millionen von Schüler:innen auf der ganzen Welt.

Laden im

Google Play

Laden im

App Store

Knowunity ist die #1 unter den Bildungs-Apps in fünf europäischen Ländern

4.9+

Durchschnittliche App-Bewertung

13 M

Schüler:innen lieben Knowunity

#1

In Bildungs-App-Charts in 12 Ländern

950 K+

Schüler:innen haben Lernzettel hochgeladen

Immer noch nicht überzeugt? Schau dir an, was andere Schüler:innen sagen...

iOS User

Ich liebe diese App so sehr, ich benutze sie auch täglich. Ich empfehle Knowunity jedem!! Ich bin damit von einer 4 auf eine 1 gekommen :D

Philipp, iOS User

Die App ist sehr einfach und gut gestaltet. Bis jetzt habe ich immer alles gefunden, was ich gesucht habe :D

Lena, iOS Userin

Ich liebe diese App ❤️, ich benutze sie eigentlich immer, wenn ich lerne.

Nichts passendes dabei? Erkunde andere Fachbereiche.

Knowunity ist die #1 unter den Bildungs-Apps in fünf europäischen Ländern

Knowunity wurde bei Apple als "Featured Story" ausgezeichnet und hat die App-Store-Charts in der Kategorie Bildung in Deutschland, Italien, Polen, der Schweiz und dem Vereinigten Königreich regelmäßig angeführt. Werde noch heute Mitglied bei Knowunity und hilf Millionen von Schüler:innen auf der ganzen Welt.

Laden im

Google Play

Laden im

App Store

4.9+

Durchschnittliche App-Bewertung

13 M

Schüler:innen lieben Knowunity

#1

In Bildungs-App-Charts in 12 Ländern

950 K+

Schüler:innen haben Lernzettel hochgeladen

Immer noch nicht überzeugt? Schau dir an, was andere Schüler:innen sagen...

iOS User

Ich liebe diese App so sehr, ich benutze sie auch täglich. Ich empfehle Knowunity jedem!! Ich bin damit von einer 4 auf eine 1 gekommen :D

Philipp, iOS User

Die App ist sehr einfach und gut gestaltet. Bis jetzt habe ich immer alles gefunden, was ich gesucht habe :D

Lena, iOS Userin

Ich liebe diese App ❤️, ich benutze sie eigentlich immer, wenn ich lerne.

Fächer

Physik

Elektrische und magnetische felder

Ladungsträger in magnetfeldern

Lorentzkraft

Oersted-Versuch und Magnetfelder: Einfach erklärt

Luana

@luana.vita

492 Follower

19.2.2021

1518

11/12

Physik

Melde dich an, um den Inhalt freizuschalten. Es ist kostenlos!

Zugriff auf alle Dokumente

Werde Teil der Community

Verbessere deine Noten

Mit der Anmeldung akzeptierst du die Nutzungsbedingungen und die Datenschutzrichtlinie

Das Erdmagnetfeld

Dieser Abschnitt behandelt das Erdmagnetfeld. Die Erde besitzt ein schwaches Magnetfeld, das dem eines Stabmagneten ähnelt.

Definition: Das Erdmagnetfeld wird durch den sich bewegenden flüssigen äußeren Erdkern erzeugt.

Wichtige Begriffe im Zusammenhang mit dem Erdmagnetfeld sind:

Deklination (Missweisung): Der Winkel zwischen dem magnetischen und dem geografischen Nordpol.

Definition: Die Deklination ist die Abweichung zwischen magnetischem und geografischem Nordpol.

Inklination: Der Winkel, mit dem die Feldlinien auf den Erdboden treffen.

Definition: Die Inklination ist der Winkel, unter dem die Erdmagnetfeldlinien auf die Erdoberfläche treffen.

Das Erdmagnetfeld wird durch den Vektor BE beschrieben, der in Richtung der Feldlinien zeigt. Dieser Vektor kann in einen horizontalen Anteil BH und einen vertikalen Anteil BV zerlegt werden.

Highlight: Die magnetischen Pole der Erde wandern leicht, da das Magnetfeld vom beweglichen flüssigen äußeren Erdkern erzeugt wird.

Die Messung des Erdmagnetfelds erfolgt mithilfe des horizontalen Anteils BH.

Melde dich an, um den Inhalt freizuschalten. Es ist kostenlos!

Zugriff auf alle Dokumente

Werde Teil der Community

Verbessere deine Noten

Mit der Anmeldung akzeptierst du die Nutzungsbedingungen und die Datenschutzrichtlinie

Erzeugung von Magnetfeldern

Dieser Abschnitt behandelt die Erzeugung von Magnetfeldern durch elektrische Ströme, basierend auf dem Oersted-Versuch von 1820.

Example: Der Oersted-Versuch zeigt, dass um einen stromdurchflossenen Leiter ein Magnetfeld entsteht, das senkrecht zum Leiter steht.

Die Richtung des Magnetfeldes kann mit der Linken-Hand-Regel bestimmt werden:

Daumen zeigt in Stromrichtung
Finger zeigen in Magnetfeldrichtung

Bei einer stromdurchflossenen Spule überlagern sich die Magnetfelder der einzelnen Windungen zu einem großen Magnetfeld.

Highlight: Im Inneren einer Spule entsteht ein homogenes Magnetfeld, außen und am Rand ein inhomogenes Magnetfeld.

Die Polarität einer Spule entspricht der eines Stabmagneten, wobei der Nordpol dort ist, wo die Magnetfeldlinien aus der Spule austreten.

Definition: Ein homogenes Magnetfeld hat parallele, gleichmäßig verteilte Feldlinien, während ein inhomogenes Magnetfeld ungleichmäßig verteilte Feldlinien aufweist.

Melde dich an, um den Inhalt freizuschalten. Es ist kostenlos!

Zugriff auf alle Dokumente

Werde Teil der Community

Verbessere deine Noten

Mit der Anmeldung akzeptierst du die Nutzungsbedingungen und die Datenschutzrichtlinie

Magnetfeld einer schlanken Spule

B ~ (n * I) / l

Definition: In einer schlanken Spule (lang gestreckt und gerade) ist die magnetische Flussdichte annähernd konstant und das Magnetfeld homogen.

Die magnetische Flussdichte in einer schlanken Spule wird durch folgende Formel beschrieben:

B = μ0 * (n / l) * I

Dabei ist μ0 die magnetische Feldkonstante, eine Naturkonstante mit dem Wert:

μ0 = 1,257 * 10^-6 Tm/A = 1,257 * 10^-6 Vs/(Am)

Highlight: Magnetisierbare Stoffe (Eisen, Nickel, Cobalt) in der Spule verstärken das Magnetfeld um den Faktor μr, die Permeabilitätszahl.

Die allgemeine Formel für die magnetische Flussdichte in einer Spule mit Kern lautet:

B = μ0 * μr * (n / l) * I

Melde dich an, um den Inhalt freizuschalten. Es ist kostenlos!

Zugriff auf alle Dokumente

Werde Teil der Community

Verbessere deine Noten

Mit der Anmeldung akzeptierst du die Nutzungsbedingungen und die Datenschutzrichtlinie

Magnetische Felder und Elektromagnetismus

Definition: Ein Magnetfeld ist ein Raum, in dem auf magnetische Körper Kräfte wirken.

Highlight: Es gibt keine magnetischen Monopole, was in der zweiten Maxwell-Gleichung ausgedrückt wird.

Magnetische Feldlinien verlaufen vom Nord- zum Südpol und sind immer geschlossen. Sie visualisieren die Struktur des Magnetfeldes.

Vocabulary: Homogenes Magnetfeld - Ein Magnetfeld mit parallelen, gleichmäßig verteilten Feldlinien.

Vocabulary: Inhomogenes Magnetfeld - Ein Magnetfeld mit ungleichmäßig verteilten Feldlinien.

Permanentmagnete können durch Hitze oder Erschütterung entmagnetisiert werden. Ferromagnetische Materialien wie Eisen, Nickel und Kobalt können magnetisiert werden.

Melde dich an, um den Inhalt freizuschalten. Es ist kostenlos!

Zugriff auf alle Dokumente

Werde Teil der Community

Verbessere deine Noten

Mit der Anmeldung akzeptierst du die Nutzungsbedingungen und die Datenschutzrichtlinie

Stärke von Magnetfeldern und Lorentzkraft

Definition: Die Lorentzkraft ist die Kraft, die auf einen stromdurchflossenen Leiter im Magnetfeld wirkt.

Die Richtung der Lorentzkraft kann mit der Drei-Finger-Regel der linken Hand bestimmt werden:

Daumen: Stromrichtung
Zeigefinger: Magnetfeldrichtung
Mittelfinger: Lorentzkraft

Highlight: Sind Stromrichtung und Magnetfeldrichtung parallel, wirkt keine Kraft.

Experimente zeigen, dass die Lorentzkraft proportional zur Stromstärke (Ip) und zur Leiterlänge (s) ist:

FL ~ Ip * s

Definition: Die magnetische Flussdichte B wird definiert als:

B = FL / (Ip * s * sin(φ))

Einheit: 1 Tesla = 1 T = 1 N/(A*m)

Die allgemeine Formel für die Lorentzkraft lautet:

FL = Ip * B * s * sin(φ)

wobei φ der Winkel zwischen Leiter und Magnetfeldlinien ist.

Melde dich an, um den Inhalt freizuschalten. Es ist kostenlos!

Zugriff auf alle Dokumente

Werde Teil der Community

Verbessere deine Noten

Mit der Anmeldung akzeptierst du die Nutzungsbedingungen und die Datenschutzrichtlinie

Melde dich an, um den Inhalt freizuschalten. Es ist kostenlos!

Zugriff auf alle Dokumente

Werde Teil der Community

Verbessere deine Noten

Mit der Anmeldung akzeptierst du die Nutzungsbedingungen und die Datenschutzrichtlinie

Melde dich an, um den Inhalt freizuschalten. Es ist kostenlos!

Zugriff auf alle Dokumente

Werde Teil der Community

Verbessere deine Noten

Mit der Anmeldung akzeptierst du die Nutzungsbedingungen und die Datenschutzrichtlinie

Nichts passendes dabei? Erkunde andere Fachbereiche.

Knowunity ist die #1 unter den Bildungs-Apps in fünf europäischen Ländern

Knowunity wurde bei Apple als "Featured Story" ausgezeichnet und hat die App-Store-Charts in der Kategorie Bildung in Deutschland, Italien, Polen, der Schweiz und dem Vereinigten Königreich regelmäßig angeführt. Werde noch heute Mitglied bei Knowunity und hilf Millionen von Schüler:innen auf der ganzen Welt.

Laden im

Google Play

Laden im

App Store

4.9+

Durchschnittliche App-Bewertung

13 M

Schüler:innen lieben Knowunity

#1

In Bildungs-App-Charts in 12 Ländern

950 K+

Schüler:innen haben Lernzettel hochgeladen

Immer noch nicht überzeugt? Schau dir an, was andere Schüler:innen sagen...

iOS User

Ich liebe diese App so sehr, ich benutze sie auch täglich. Ich empfehle Knowunity jedem!! Ich bin damit von einer 4 auf eine 1 gekommen :D

Philipp, iOS User

Die App ist sehr einfach und gut gestaltet. Bis jetzt habe ich immer alles gefunden, was ich gesucht habe :D

Lena, iOS Userin