physik (Fach) / Das magnetische Feld (Lektion)
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Magnetismus
Diese Lektion wurde von paolo8 erstellt.
- Magnetismus Jeder hat sicher schon einmal einen Magneten in der Hand gehalten. Mit diesem kann man ein Stück Eisen anziehen. Der Magnet übt somit eine Kraft auf das Eisen aus, so dass dieses sich bewegt. Doch wie lautet die Definition für einen Magneten eigentlich? Die Antwort: Magnete sind Körper, die andere Körper in ihrer Umgebung magnetisch beeinflussen. Oder etwas anders formuliert: Magnete üben Kräfte (nur) auf ferromagnetische Stoffe (zum Beispiel Eisen, Kobalt oder Nickel) aus. Jeder Magnet hat so genannte Pole, einen Nordpol und einen Südpol. Diese Bezeichnungen stammen noch von den Kompassnadeln, die mit ihren Enden auf die magnetischen Pole der Erde zeigen. Dabei stoßen sich gleiche Pole ab, unterschiedliche ziehen sich an. Auch Stabmagnete und Hufeisenmagnete haben einen Nordpol und Südpol. Beispiel Stabmagnet: Beispiel Hufeisenmagnet: Dauermagnet/Permanentmagnet und Elektromagnete Man unterscheidet Magnete zu dem in Dauermagnete/Permanentmagnete und Elektromagnete. Dauermagnete bestehen selbst aus ferromagnetischen Stoffen. Diese bestehen aus kleinsten Teilchen, die magnetisiert werden können. Solange sie dies noch nicht sind - sprich sich die Teilchen in ungeordnetem Zustand befinden - wirkt der Körper nach außen hin neutral. Die Elementarmagnete lassen sich jedoch mit Hilfe eines Magneten ausrichten. Ein Magnetfeld wird auch um einen stromdurchflossenen Leiter aufgebaut. Dies wird insbesondere bei einem elektronischen Bauelement names "Spule" eingesetzt. In diesem Fall spricht man von Elektromagneten. Man unterscheidet zwischen Gleichspannungsmagneten und Wechselspannungsmagneten. Magnetische Feldlinien Magnetische Wirkungen sind nur im Bereich des magnetischen Feldes feststellbar. Mit Feldlinien kann man für jeden Punkt eines solchen magnetischen Feldes die Richtung der magnetischen Kraft grafisch darstellen. Diese Feldlinien weisen folgende Eigenschaften auf: Die magnetischen Feldlinien laufen vom Nordpol zum Südpol. Die Richtung der Feldlinien entspricht der Richtung, in der sich ein Probennordpol bewegen würde. Magnetische Feldlinien schneiden sich nicht. Eine höhere Feldliniendichte bedeutet, dass ein stärkeres Magnetfeld vorliegt. http://www.frustfrei-lernen.de/elektrotechnik/magnetismus-magnetische-felder.html
- Induktion Elektromagnetische Induktion - Definition am Experiment Einige von Ihnen kennen vielleicht noch den (erstaunlichen) Versuch aus dem Physikunterricht in der Schule: Bewegt man einen Stabmagneten in eine gewickelte Spule (und wieder heraus), so zeigt ein angeschlossener Spannungsmesser einen Ausschlag. Ähnliches passiert, wenn man anstelle des Magneten die Spule bewegt, beispielsweise in einem Hufeisenmagneten dreht. In diesem Fall wird sogar eine Wechselspannung in der Spule induziert - das Messinstrument "schlägt" in beide Richtungen periodisch aus. Dieser Fall entspricht übrigens der Erzeugung von Strom in einem Fahrraddynamo - der einfachsten Anwendung der Induktion. Fernab aller Formeln lässt sich die elektromagnetische Induktion etwa wie folgt als Definition fassen: Ändert sich für einen stromdurchflossenen Leiter ein von außen einwirkendes Magnetfeld im Laufe der Zeit, so wird in den Leiter eine Spannung induziert. Dabei ist es egal, ob sich der Magnet bewegt, sich also sein Feld zeitlich ändert, oder ob sich der Leiter in Bezug auf den Magneten bewegt. Und der Magnet muss auch nicht ein permanenter sein, auch Elektromagneten haben diese Wirkung. Entsprechend dieser Definition können Sie also einen Magneten in einer Spule drehen, einen Magneten auf einen Draht zuführen oder auch eine kleine Leiterschleife um einen Magneten herumführen. Es kommt immer nur auf die Relativbewegung von Magnet und elektrischem Leiter an. Ist die Bewegung periodisch, entsteht eine Wechselspannung. Jeder Generator arbeitet nach diesem physikalischen Prinzip. Induktion in der Physik - so funktioniert sie Aber warum entsteht eigentlich diese Induktionsspannung? Machen Sie sich noch einmal die Grundvoraussetzungen klar: Sie benötigen einen Magneten. Sie benötigen einen Draht, sprich - ein Metall, das Strom leitet. Und ganz wichtig: Sie benötigen eine Bewegung dieser beiden gegeneinander, wobei es egal ist, was sich bewegt. Letztendlich lässt sich dieses Phänomen nur auf mikroskopischer Ebene verstehen. In jedem elektrischen Leiter sind Ladungen (Elektronen) vorhanden, die sich bewegen, wenn Kräfte auf sie wirken. Bewegt man diesen Leiter, also die Ladungen, in einem Magnetfeld, so wirkt die sog. Lorentzkraft auf diese Ladungen, die sich dann an einem Ende des Leiters ansammeln - eine Spannung ist entstanden. Dabei gilt die Drei-Finger-Regel der linken Hand für die Richtung der Kraft auf Elektronen: Der Daumen zeigt in Richtung der Bewegung des Leiters, der Zeigefinger zeigt in Richtung des Magnetfeldes und der (gestreckte) Mittelfinger zeigt an, in welche Richtung sich die Elektronen in dem Leiter bewegen. In dieser Richtung liegt dann der negative Pol der induzierten Spannung. Bei der Induktion werden also die leicht beweglichen Elektronen im Leiter durch die Lorentzkraft in die gleiche Richtung verschoben. Kehrt sich die Bewegung um, erfolgt ein Richtungswechsel.