Magnetfelder und ihre Eigenschaften

Magnetfeld

Ein Magnetfeld ist die Störung des Raumes, die durch einen Magneten erzeugt wird und sich auf eine Fläche bewegter Ladungen auswirkt. Es zeigt sich durch die Wechselwirkungen mit anderen Magneten oder elektrischen Strömen in diesem Bereich. Grafisch wird die Existenz dieses Feldes durch Kraftlinien dargestellt, die immer geschlossen sind und an jedem Punkt tangential zur Feldstärke verlaufen. Ein Magnet ist ein Satz von Spulen, meist kreisförmig, alle parallel und mit einem sehr kleinen Radius im Vergleich zu seiner Länge. Wenn wir in das Innere des Magneten einen Eisenkern einführen, nennen wir das Gerät Elektromagnet oder Spule.

Zirkulation des Magnetfeldes

Die Zirkulation des Magnetfeldes entlang einer geschlossenen Linie ist gleich dem Produkt aus der magnetischen Permeabilität und der Intensität des Stroms, der durch die von dieser Linie begrenzte Fläche fließt. In konservativen Feldern ist der resultierende Wert Null, wenn wir den Fluss entlang einer geschlossenen Linie messen. Da dies im Magnetfeld nicht der Fall ist, sagen wir, dass es nicht konservativ ist.

Lorentzkraft

Diese magnetische Kraft, die senkrecht zur Geschwindigkeit wirkt, bewirkt eine Änderung der Richtung der Geschwindigkeit, aber nicht ihres Betrags, d. h. die Ladung erfährt nur eine Normalbeschleunigung. Wenn also eine bewegte Ladung in ein Magnetfeld eindringt, ändert sich ihre Bahn und beschreibt eine Kurve. Zusammenfassend lässt sich sagen:

• Die Bewegung einer Ladung in einem homogenen Magnetfeld ist gekrümmt.
• Wenn das Magnetfeld homogen oder konstant ist, ist die Bewegung eine gleichförmige Kreisbewegung.

Analogie zwischen elektrischen und magnetischen Feldern

Gemeinsamkeiten:

• Beide werden durch elektrische Ladungen erzeugt.
• Die Intensität des elektrischen und magnetischen Feldes hängt von der umgekehrten Quadratentfernung zu dem Punkt ab, an dem wir die Messung durchführen.
• Beide Felder sind vom materiellen Träger abhängig.

Unterschiede:

• Die Ladungen, die das Magnetfeld erzeugen, müssen in Bewegung sein.
• Elektrische Feldlinien sind offen, magnetische geschlossen.
• Es gibt getrennte elektrische Ladungen, aber keine getrennten magnetischen Pole.
• Elektrische Felder sind konservativ, da sie von Zentralkräften erzeugt werden, magnetische nicht, weshalb weder die potentielle Energie noch das Potentialfeld definiert sind.