Home Chemie Physik Sonstiges Schulbilder mich Links

11 Kinematik
11 Dynamik I
11 Dynamik II
11 Gravitation
11+12 Schwingungen
11+12 E-Felder
12 B-Felder
12+13 EM Wellen
13 Quantenphysik
13 Atomphysik
13 Relativität
13 Thermodynamik
Abi-Klausuren

parallele Seiten:

Grundwissen B-Feld Lorentzkraft Hall Effekt Fadenstrahlrohr Massenspektroskop Polarlichter B-Feld Leiter B-Feld Spule Induktion Lenz´sche Regel Selbstinduktion

Physik, 12 B-Felder - Das magnetische Feld von Spulen

Magnetfeld einer Spule Materie im Magnetfeld

Übersicht

Nun werden Magnetfelder im Alltag mit Spulen erzeugt. Daher ist es notwendig die Feldstärke direkt aus der Spulengeometrie berechnen zu können. Mögliche Abhängigkeiten B(I,n,l,A) werden im Unterricht experimentell untersucht.

Magnetfeld einer Spule

Mit Hilfe der Animationen von Joy Wagon können man sich teilweise klar machen, von welchen Einflussgrößen die Stärke des Magnetfeldes einer Spule abhängt.

Hinweise:

bullet

Die Fließgeschwindigkeit der Ladungsträger (Elektronen) ist ein Maß für die Stromstärke.

bullet

Die Anzahl der grünen Magnetfeldlinien ist ein Maß für die Stärke des Magnetfelds.

bullet

Die mögliche Abhängigkeit von der Querschnittsfläche A oder der Spulenlänge l wird nicht dargestellt

Daraus ergibt sich folgende Proportionalität:

Genaue Messungen ergeben den Proportionalitätsfaktor zu:

Materie im Magnetfeld

Bisher wurden alle Versuche mit Luft gefüllten Spulen durchgeführt. Aus der Sek I sollte aber noch bekannt sein, dass man die Magnetfelder beträchtlich verstärken kann, wenn ein Eisenkern in eine Spule eingeführt wird.

Um die Magnetfeldbeeinflussung von Stoffen zu berücksichtigen wird die Permeabilitätszahl μr als ein weiterer, materialbezogener Proportionalitätsfaktor eingeführt. Für die Magnetfelder von Leitern und Spulen gilt dann:

bzw. .

Die meisten Materialien erhöhen die Magnetfeldstärke nur geringfügig (zum Beispiel Wasserstoff, Luft -- die so genannten paramagnetischen Stoffe).

Einige Materialien erniedrigen die Magnetfeldstärke minimal gegenüber dem Vakuum, in der Tabelle zum Beispiel Kupfer, aber auch Wasser - so genannte diamagnetische Stoffe. Technische Anwendungen dieser speziellen Eigenschaft gibt es kaum.

Besondere Bedeutung kommt den ferromagnetischen Stoffen (Eisen und Ferrite, Kobalt, Nickel) zu, die in der Elektrotechnik häufig zum Einsatz kommen (Elektromotor, Transformator, Spule) da diese die Magnetfeldstärke zum Beispiel gegenüber Luft ganz erheblich erhöhen (2000 bis 3000).

zurück zum Seitenanfang

letzte Änderung: 25.8.2004