Magnetismus: Eine Einführung

Kraft auf eine bewegte Ladung

Die Größe der Kraft ist proportional zum Wert der Ladung und der Größe der Geschwindigkeit, mit der sie sich bewegt. Die Richtung der Kraft ist abhängig von der Richtung der Geschwindigkeit.

Helikale Bahn

Wenn die geladenen Teilchen eine Geschwindigkeitskomponente parallel zum Magnetfeld und eine senkrecht dazu haben.

Musikalischer Leiter in einem Magnetfeld

Das Magnetfeld wirkt mit jedem der geladenen Teilchen zusammen, deren Bewegung den Strom erzeugt. Die Kraft hängt vom Strom, der Länge des Leiters und dem Winkel des Leiters zum Feld ab.

Magnetisches Moment auf eine Stromschleife

Aufgrund des Moments dreht sich die Schleife, bis der Vektor in die Richtung des Feldes B ausgerichtet ist.

Biot-Savart

Der Wert des Magnetfeldes, das durch einen geradlinigen Strom in einer Zapfwelle erzeugt wird, ist direkt proportional zur Stromstärke und umgekehrt proportional zum Abstand zwischen dem Leiter und der betrachteten Zapfwelle.

Magnetfeld in der Mitte einer Stromschleife

In einer kreisförmigen Schleife steht das Stromelement immer senkrecht zum Einheitsvektor.

Magnetfeld, das durch ein Solenoid erzeugt wird

Ein Solenoid ist ein Draht, der zu einer Helix mit eng beieinander liegenden Windungen gewickelt ist. Sie sind wie eine Reihe von kreisförmigen Schleifen, die parallel den gleichen Strom führen.

Kraft zwischen parallelen Strömen

Die Kräfte, die aufeinander ausgeübt werden, sind gleich und entgegengesetzt. Anziehung, wenn die Ströme in die gleiche Richtung fließen, und Abstoßung, wenn sie in entgegengesetzte Richtungen fließen.

Ampere-Definition

Ein Ampere ist der Strom, der, wenn er in die gleiche Richtung durch zwei sehr lange parallele Leiter fließt, die einen Meter voneinander entfernt sind, eine gegenseitige Anziehungskraft von 2 · 10^-7 N pro Meter Leiter erzeugt.

Diamagnetische Stoffe

Stoffe, die vom Magneten abgestoßen werden.

Paramagnetische Substanzen

Werden schwach vom Magneten angezogen.

Ferromagnetische Stoffe

Stoffe, die stark von den Magneten angezogen werden.

Hystereseschleife

Sie tritt in ferromagnetischen Substanzen auf. Die magnetische Hysterese ist das Phänomen, das die Speicherung von Informationen in den Magneten und den Memory-Effekt ermöglicht. Magnetische Verluste in elektrischen Maschinen hängen von der Oberfläche der Hystereseschleife ab.

Faradays Experimente

Es wurde festgestellt, dass in einem Stromkreis das Galvanometer den Durchgang von Strom anzeigte, wenn der Stromkreis geöffnet wurde. Das Gleiche galt auch, wenn anstelle einer Spule ein Magnet in Bewegung verwendet wurde.

Magnetischer Fluss

Das Gefühl der Kraft, den Magneten zu bringen oder das Feld gegenüber den Polen, wenn er sich bewegt. Durch magnetische Felder kann in einem Kreis eine elektromotorische Kraft induziert werden, die Strom erzeugt, ohne dass Verbindungen zu einer beliebigen Stromquelle bestehen.

Lenz'sches Gesetz

Die Polarität der induzierten elektromotorischen Kraft ist so, dass das Feld des induzierten Stroms ein Magnetfeld erzeugt, das der Änderung des Flusses entgegenwirkt, die es hervorruft: Die Wirkung wirkt der Ursache entgegen, die sie hervorruft. Wenn zwei oder mehr magnetische Flüsse durch einen Stromkreis fließen, wird eine Spannung in ihm induziert.

Induktivität

Wenn ein Stromkreis von einem veränderlichen Strom durchflossen wird, erzeugt dies einen sich ändernden magnetischen Fluss durch ihn, so dass eine Spannung und ein Strom induziert werden.