parallele Seiten:

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:

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 μ_r 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).