magnetische Felder

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Drei-Finger-Regel der linken Hand Sind e Richtung und B-Feld-Richtung parallel, so wirkt keine Kraft. Ähnlich wie beim E-Feld soll die auf den Leiter wirkende Kraft ein Maß für die ,,Stärke" des Magnetfelds werden. Experiment 0,3 48 Daumen: e Zeigefinger: Magnetfeld ● Mittelfinger: Lorentz-Kraft e Magnetfeld B Beobachtung: Das Rähmchen wird nach Einschalten des Probestroms Ip nach unten gezogen (Lorentz-Kraft) Bemerkung: Die Lorentz-Kraft, die seitlich auf das Rähmchen wirken, gleichen sich gerade aus. Zusammenhang zwischen Lorentz-Kraft und Probestromstärke: F lerr: Stromstärke der Erregerspule Ip: Probestromstärke 0,4 60 0,5 77 Ip Zusammenhang zwischen Lorentz-Kraft und Leiterlänge Pro Leiterstück wirkt die Lorentzkraft. Besteht eine Leiterschleife aus n Windungen, haben wir s = n* 5cm als wirksame Leiterlänge. Wir müssen die Breite mit der Windungszahl multiplizieren. Ergebnis: FL~s Zusammenfassend: FL~ lp* s Definition: Die magnetische Flussdichte B wird angegeben durch FL Ip * S Ip* S FL Der Quotient ist eine Konstante; er ist ein Maß für die ,,Stärke" des Magnetfeldes Ip*s Mit sin(P) = = konstant S B = Am Im Magnetfeld wirkt auf einen stromdurchflossenen Leiter die Lorentz-Kraft S FL=1*B*s* sin() Einheit: 1 Was ist, wenn der Leiter nicht senkrecht zu B verläuft? FL= Ip * B *S Der Leiter bildet mit den Feldlinien einen Winkel FL= 1 * B *S (s`LB) s'=s* sin(p) folgt = 1 Tesla = 1T (phi) Rähmchen 5 cm | falls Ip und s1 B 2.4 Magnetfeld einer schlanken Spule Experiment: magnetische Flussdichte messen B~n B~ ²1/12 B~ lerr Zusammenfassend B Die Konstante B lerr Ho= 어 z o o o o o o o n B B In einer schlanken Spule (= lang gestreckt und gerade) ist die magnetische Flussdichte annähernd konstant und das Magnetfeld homogen. Experiment: Auswertung: *lerr' B = konstant * lerr heißt magnetische Feldkonstante; sie ist eine Naturkonstante X Dicke Spule X Schlanke Spule (I>>r) Literaturwert: μ = 1,257 * 10-6 = 1,257 10-6. * Material in einer Spule Magnetisierbare Stoffe (Eisen, Nickel, Cobalt) in der Spule verstärken das Magnetfeld um den Faktor Hr Tm A Vs Am n B = Ho * Hr *. -* lerr 1 ur heißt Permabilitätszahl. 2.5 Das Erdmagnetfeld N gen N = mage Schlec Deklination (Missweisung) Kompasse zeigen nicht exakt zum geografischen Nordpol. Die Abweichung des Winkels heißt Deklination. 23,440 N= Erdachsc Sie ligar Die Erde besitzt ein (schwaches) Magnetfeld, das dem eines Stabmagneten ähnelt. Da der sich bewegende flüssige äußere Erdkern das Magnetfeld erzeugt, wandern die magnetischen Pole leicht. S Inklination Die Feldlinien treffen mit einem Winkel auf den Erdboden; dieser heißt Inklination. ges. N Stuttgart Aquator Das Erdmagnetfeld wird beschrieben durch den Vektor BE, der in Richtung der Feldlinien zeigt. Erdoberfläche Der Vektor BE der magnetischen Flussdichte wird in den horizontalen Anteil Brund den vertikalen Anteil B, zerlegt. Messung des Erdmagnetfelds: mithilfe des horizontalen Anteiles B und einer Spule. Exp-Tisch 4=0° Für 1 = OA ist Bsp = OT; die Kompassnadel bleibt in Ruhe, da sie bereits in Richtung des Erdmagnetfelds zeigt. Mit wachsendem I bzw. Bsp wird die Nadel um den Winkel P ausgelenkt. 4* Deldivadion 420⁹ B₂ Bes B Genau im Fall von p = 45° Auslenkung gilt B₁ - Bsp 4=429 Bus Ko Bsp 14 FORMELN Lorentz-Kraft Magnetische Flussdichte (schmale Spule) Elektrische Energie beim ,,Durchlaufen" einer Spannung U Zentripetalkraft Kraft Kinetische Energie sin(x) = Gegenkathete Hypothenuse FL= IP * B *S n B = Ho * Hr * * lerr Wel = q* U F=m*a Fz= Wkin mv² cos(a) = r 1 -*m*v² Ankathete Hypothenuse tan(a) = Gegenkathete Ankathete