Aufgaben zum magnetischen Feld (Kurs 2017)

Magnetisierung und magnetische Ladung

• Erklären Sie mit einem geeigneten Modell, wie ein Stück Eisen magnetisch oder unmagnetisch sein kann.
• Was ist in diesem Modell der Unterschied zwischen Aluminium und Eisen?
• Was ist der Unterschied zwischen einem Dauermagneten und einem Stück Weicheisen?

Felderzeugung durch elektrische Ströme

• Zeichnen Sie jeweils einige Feldlinien und Flächen ein und kennzeichnen Sie die Stromrichtung.

a) Bei einem stromdurchflossenen Kabel.

b) Bei einer stromdurchflossenen Spule.

Magnetische Feldstärke

• Wie wurde die elektrische, schwere und magnetische Feldstärke bereits mit Hilfe einer Probeladung definiert?

Warum ist diese Festlegung im elektrischen und schweren Fall praktikabel, aber im magnetischen Fall nicht?

• Wie wird daher die magnetische Feldstärke definiert?
• Eine Spule ist 40cm lang und hat 1000 Windungen. Es fließt ein Strom der Stärke 4 A durch sie hindurch.

Berechnen Sie die magnetische Feldstärke im Inneren der Spule.

Ist es egal, ob die Spule einen Durchmesser von 40cm oder von nur 4cm hat?

Kraftwirkung auf elektrische Stöme im Magnetfeld

• Beschreiben Sie ein Beispiel/Versuch mit dem Sie erklären, wie eine Kraft auf elektrische Ströme im Magnetfeld wirken kann.

• Was besagt die "3-Finger-Regel" oder auch "UVW-Regel"? Und warum verwenden manche die linke und manche die rechte Hand?

• Zeichnen Sie einige Magnetfeldlinien und Flächen ein. Im Falle von zwei Kabeln zeichnen Sie nur die Feldlinien und Flächen eines Kabels. Wie kann man die Wirkung mit Hilfe der Lorentzkraft beschreiben?

a) Ein stromdurchflossenes Kabel senkrecht zu einem Magnetfeld.

b) Zwei parallele Kabel, Stromfluß in die gleiche Richtung.

c) Zwei parallele Kabel, Stromfluß in unterschiedliche Richtungen.

• Erklären Sie die prinzipielle Funktionsweise einer Hall-Sonde.

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  Eine künstlerische Darstellung des Erdmagnetfeldes und des Sonnenwindes.
  Der Sonnenwind besteht aus schnellen, elektrisch geladenen Teilchen. Treffen diese im Äquatorbereich das Magnetfeld der Erde, so werden sie um die Erde herum abgelenkt.

Erklären Sie mit Hilfe der Lorentzkraft und der 3-Finger-Regel, wie die Ablenkung erfolgt.

• Das Erdmagnetfeld hat eine Stärke von ca. 30A/m. (Das entspricht ca. 40 mikroTesla.)

Welche Kraft erfährt ein Stromkabel, dass von 20A durchflossen wird und 1m lang ist maximal?

Wie muss man das Kabel ausrichten, um die wirkende Kraft möglichst groß oder möglichst klein zu haben?