Das Induktionsgesetz und die magnetische Flussdichte - Versionsgeschichte

Patrick.Nordmann: /* Die magnetische Flussdichte */

2026-02-14T05:32:58Z

‎Die magnetische Flussdichte

Patrick.Nordmann am 23. Oktober 2018 um 14:25 Uhr

2018-10-23T14:25:45Z

Patrick.Nordmann am 13. Oktober 2017 um 10:45 Uhr

2017-10-13T10:45:49Z

Patrick.Nordmann: /* Das Induktionsgesetz und der magnetische Fluss für Spezialfälle */

2017-09-29T08:41:20Z

‎Das Induktionsgesetz und der magnetische Fluss für Spezialfälle

Patrick.Nordmann: /* Das Induktionsgesetz und der magnetische Fluss für Spezialfälle */

2017-09-29T08:31:18Z

‎Das Induktionsgesetz und der magnetische Fluss für Spezialfälle

Patrick.Nordmann am 27. Juli 2017 um 07:09 Uhr

2017-07-27T07:09:15Z

Patrick.Nordmann: /* Umkehrung des Leiterschaukel-Versuchs */

2017-07-26T00:26:58Z

‎Umkehrung des Leiterschaukel-Versuchs

Patrick.Nordmann: /* Die magnetische Flussdichte */

2017-07-26T00:16:55Z

‎Die magnetische Flussdichte

Patrick.Nordmann: /* Das Induktionsgesetz und der magnetische Fluss für Spezialfälle */

2017-07-26T00:10:20Z

‎Das Induktionsgesetz und der magnetische Fluss für Spezialfälle

Patrick.Nordmann: /* Die magnetische Flussdichte */

2017-07-26T00:08:48Z

‎Die magnetische Flussdichte

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 Bild:Magnetfeld_Darstellung_Stabmagnet_B-Feld.png|...und ergibt die magnetische Flussdichte <math>\vec B</math>.
 </gallery>
 ==Das Induktionsgesetz und der magnetische Fluss im allgemeinen Fall==

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   Bild:Fahrraddynamo Innen Spule Festmagnet.jpg|... von Innen.
   Bild:Induktion_E-Gitarre_Tonabnehmer_(Stratocaster).jpg|ein "Pickup" einer E-Gitarre ([http://www.moore.org.au/pick/01/20030123%20How%20Electric%20Guitar%20Pickups%20Work.pdf How Electric Guitar Pickups Work])
-  Bild:  Jimmy_Oscar_Smith_Hammond.JPG.png |Jimmy Smith an der Hammondorgel ([https://www.youtube.com/watch?v=qlznYgM561I Video])
+  Bild:  Jimmy_Oscar_Smith_Hammond.JPG.png |Jimmy Smith an der Hammondorgel ([https://www.youtube.com/watch?v=qlznYgM561I Video]) ([https://de.wikipedia.org/wiki/Hammond-Orgel#Technik Wikipedia])
   Bild: 1024px-Hammond_C2_internals-1_(Supernatural).jpg |Das Innere einer Hammondorgel
   Bild:Tonabnehmer.jpg|Der Tonabnehmer eines Schallplattenspielers ([https://de.wikipedia.org/wiki/Tonabnehmer#Tonabnehmer_f.C3.BCr_Schallplatten Wikipedia])

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   Bild:Fahrraddynamo Innen Spule Festmagnet.jpg|... von Innen.
   Bild:Induktion_E-Gitarre_Tonabnehmer_(Stratocaster).jpg|ein "Pickup" einer E-Gitarre ([http://www.moore.org.au/pick/01/20030123%20How%20Electric%20Guitar%20Pickups%20Work.pdf How Electric Guitar Pickups Work])
   Bild:Tonabnehmer.jpg|Der Tonabnehmer eines Schallplattenspielers ([https://de.wikipedia.org/wiki/Tonabnehmer#Tonabnehmer_f.C3.BCr_Schallplatten Wikipedia])
   Bild:Induktion_dynamisches_Mikrophon_RØDE_Podcaster.jpg|ein dynamisches Mikrophon ([https://de.wikipedia.org/wiki/Mikrofon#Dynamische_Mikrofone Wikipedia])

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 {|
+|
-a) Ohne Feld, konstante Fläche:<br>die magnetische Polarisierung ändert sich
+a) Mit Eisenkern, ohne Feld, konstante Fläche:<br>die magnetische Polarisierung<br> des Eisens ändert sich
+|
 <math>U_i = \dot J \cdot  A</math>
 |-
+|
-b) Ohne Magnetisierung, konstante Fläche:<br>die Feldstärke ändert sich
+b) Ohne Eisenkern, konstante Fläche:<br>die Feldstärke ändert sich
+|
 <math>U_i = \mu_0  \dot H \cdot A</math>
 |-
+|
-c) Ohne Magnetisierung, konstante Feldstärke:<br>die Schleifenfläche ändert sich
+c) Ohne Eisenkern, konstante Feldstärke:<br>die Schleifenfläche ändert sich
+|
 <math>U_i = \mu_0 H \cdot \dot A </math>
 |}
-Der logisch folgende vierte Fall von einer Änderung der Schleifenfläche bei konstanter Magnetisierung ist in der Praxis schwer durchzuführen. Man müßte die Leiterschleife innerhalb eines magnetisierten Gegenstandes verändern.
+Der logisch folgende vierte Fall von einer Änderung der Schleifenfläche bei konstanter Polarisierung ist in der Praxis schwer durchzuführen. Man müßte die Leiterschleife innerhalb eines magnetisierten Gegenstandes verändern.
-Man sieht, dass in allen Fällen die Veränderung des Produkts von Feldstärke oder Magnetisierung mit der Schleifenfläche und der Feldkonstante eine Rolle spielt. Es gibt im wesentlichen an, "wieviele Feldlinien oder Magnetisierungslinien durch die Leiterschleife verlaufen" und heißt '''magnetischer Fluss'''.
+Man sieht, dass in allen Fällen die Veränderung des Produkts von Feldstärke oder Polarisierung mit der Schleifenfläche und der Feldkonstante eine Rolle spielt. Es gibt im wesentlichen an, "wieviele Feldlinien oder Magnetisierungslinien durch die Leiterschleife verlaufen" und heißt '''magnetischer Fluss'''.
 {|class="wikitable" style="border-style: solid; border-width: 4px "
+|
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 {|
+|
-Ohne Feld, konstante Fläche:<br>die magnetische Polarisierung ändert sich
+Mit Eisenkern, ohne Feld, konstante Fläche:<br>die magnetische Polarisierung<br>des Eisens ändert sich
+|
 <math>U_i = \dot \Phi\quad \text{mit}\quad \dot \Phi =  \dot J \, A \qquad (\Phi =  J \, A)</math>
 |-
+|
-Ohne Magnetisierung, konstante Fläche:<br>die Feldstärke ändert sich
+Ohne Eisenkern, konstante Fläche:<br>die Feldstärke ändert sich
+|
 <math>U_i = \dot \Phi\quad \text{mit}\quad \dot \Phi = \mu_0  \, \dot H \, A \quad (\Phi = \mu_0  \, H \, A)</math>
 |-
+|
-Ohne Magnetisierung, konstante Feldstärke:<br>die Schleifenfläche ändert sich
+Ohne Eisenkern, konstante Feldstärke:<br>die Schleifenfläche ändert sich
+|
 <math>U_i = \dot \Phi\quad \text{mit}\quad \dot \Phi =\mu_0 H \,\dot A \quad (\Phi = \mu_0  \, H \, A)</math>

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 {|class="wikitable" style="border-style: solid; border-width: 4px "
+|
-In einer Leiterschleife wird eine Spannung induziert, wenn der magnetische Fluss <math>\Phi</math> durch die Schleife sich ändert:
+In einer Leiterschleife wird eine Spannung induziert, wenn der magnetische Fluss <math>\Phi</math> durch die Schleife sich ändert.
 {|
+|

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 <gallery widths=150px heights=130px  perrow=4 >
-  Bild:Elektrische Zahnbürste geöffnet.jpg|Elektrische Zahnbürste
+  Bild:Elektrische Zahnbürste geöffnet.jpg|Elektrische Zahnbürste <br/>[http://www.focus.de/auto/elektroauto/induktives-laden-soll-elektrodurchbruch-schaffen-wie-die-zahnbuerste_id_5675684.html Induktives Laden bei E-Autos]
   Bild:Netzgerät geöffnet.jpg|Kleines Netzgerät
   Bild:Fahrraddynamo.jpg|Ein alter Fahrraddynamo...
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 ==Links==
 * [https://phet.colorado.edu/de/simulation/legacy/faraday Digitales Elektromagnetisches Labor] (PhET Interactive Simulations, University Colorado, Boulder)
 * Video: [https://www.youtube.com/watch?v=1VR4AAk8IQ4 Versuch: Messen der Induktionsspannung mit Primär- und Sekundärspule] Es wird die Proportionalität der Induktionsspannung zur Windungsanzahl, der Spulenfläche und der Änderung der Flussdichte untersucht. Die magnetische Feldkonstante wird leider nur überprüft und nicht direkt gemessen. (Von der "Experimentalgruppe Physik" im Rahmen der Seminarphase an der Beruflichen Oberschule Kempten (Allgäu). youtube: "Martin Lang")

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 ==Versuche: Bewegte Leiter und Schleifen im Magnetfeld==
 ====Umkehrung des Leiterschaukel-Versuchs====
-Im [[Kraftwirkung_auf_elektrische_Ströme_im_Magnetfeld#Versuch:_Ein_Kabel_im_Magnetfeld_-_die_Leiterschaukel|Leiterschaukel-Versuch]] hat man durch ein Kabel oder eine Stange in einem Magnetfeld Strom fließen lassen. Dadurch wurde eine Kraft auf das Kabel ausgeübt und es hat sich bewegt.
+[[Datei:Bewegter Leiter Generator.jpg|thumb|Der Messverstärker kann noch Spannungen im Bereich von 0,1 mV messen.]]
-Geht das auch andersherum? Eine Stange oder die Leiterschaukel wird im Magnetfeld bewegt und die Spannung an den Enden des Leiters gemessen.
+Geht das auch andersherum? Eine Stange oder die Leiterschaukel wird im Magnetfeld bewegt und die Spannung an den Enden des Leiters gemessen. Dabei ändert man die Bewegungsrichtung und führt den Versuch auch mit vertauschten Polen aus.
 ;Beobachtung

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 ==Die magnetische Flussdichte==
-Die magnetische Polarisation beschreibt den [[Schwere,_Elektrische_und_Magnetische_Wechselwirkung_(Gravitation,_Elektrostatik,_Magnetostatik)#Elektrische_und_magnetische_Influenz.5B7.5D|Magnetisierungszustand]] von Materie, wie einem Weicheisenkern, die Feldstärke beschreibt den Zustand eines Feldes. Durch die Versuche haben wir herausgefunden, dass sowohl die Änderung der Polarisation <math> \vec J</math> als auch die Änderung der Feldstärke <math>\vec H</math> in einer Schleife zu einer Induktionsspannung führt. Deshalb ist es praktisch die beiden Größen zu einer neuen Größe, der ''magnetischen Flussdichte <math>\vec B</math>'', zusammenzufassen. Dazu multipliziert man die Feldstärke mit der magnetischen Feldkonstante und addiert dann an jedem Punkt des Raumes diesen Vektor mit der  magnetischen Polarisation.
+Die magnetische Polarisation beschreibt den [[Schwere,_Elektrische_und_Magnetische_Wechselwirkung_(Gravitation,_Elektrostatik,_Magnetostatik)#Elektrische_und_magnetische_Influenz.5B7.5D|Magnetisierungszustand]] von Materie, wie einem Weicheisenkern, die Feldstärke beschreibt den Zustand eines Feldes. Durch die Versuche haben wir herausgefunden, dass sowohl die Änderung der Polarisation <math> \vec J</math> als auch die  Änderung der Feldstärke <math>\vec H</math> in einer Schleife zu einer Induktionsspannung führt. Der magnetische Fluss durch die Fläche hängt sowohl von <math>\mu_0\,\vec H</math> als auch von <math> \vec J</math> ab. Deshalb ist es praktisch die beiden Größen zu einer neuen Größe, der ''magnetischen Flussdichte <math>\vec B</math>'', zusammenzufassen. Dazu addiert man einfach an jedem Punkt des Raumes die beiden Größen vektoriell:
 :<math>\vec B = \mu_0 \vec H + \vec J</math>
 Die magnetische Flussdichte ist ein [[Fern- und Nahwirkungstheorie oder "Was ist ein Feld?"#Mathematische Felder|Vektorfeld]] und beschreibt sowohl Eigenschaften des Feldes als auch der Materie.
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 Die magnetische Polarisation ist so festgelegt worden, dass die Quellenstärke des Südpols genau der Stärke der Senke der Feldstärke<ref>Multipliziert mit der magnetischen Feldkonstante.</ref> entspricht. Um dies zu verdeutlichen, gibt es auch in der Zeichnung 12 Polarisationslinien und 12 Feldlinien.<br>
 Im äußeren Bereich des Stabmagneten verlaufen die Feldstärke und die magnetische Flussdichte parallel, denn dort ist gar keine Magnetisierung.<br>
-Im Inneren des Magneten verläuft die Feldstärke im wesentlichen antiparallel zur Polarisation. Die Feldstärke ist dort aber schwächer als die Polarisation, weil sie sich ausgehend von den Polen "mehr im Raum verteilt". Deshalb ist die Summe von  <math>\vec H</math> und  <math>\vec J</math> ungefähr eine Abschwächung der Polarisation und es sind nur 8  <math>\vec B</math>-Linien gezeichnet.<br>
+Im Inneren des Magneten verläuft die Feldstärke im wesentlichen antiparallel zur Polarisation. Die Feldstärke ist dort aber schwächer als die Polarisation, weil sie sich ausgehend von den Polen "mehr im Raum verteilt". Deshalb ist die Summe von  <math>\mu_0\,\vec H</math> und  <math>\vec J</math> ungefähr eine Abschwächung der Polarisation und es sind nur 8  <math>\vec B</math>-Linien gezeichnet.<br>
 Vor allem in der Nähe der Pole verläuft die Feldstärke nicht parallel zur Polarisation und ist außerdem noch stärker als in der Mitte des Magneten. Daher macht sich hier der Einfluss besonders bemerkbar und die "Polarisationslinien werden stärker in Richtung der Feldlinien gebogen".<br>
 Durch die geeignete Festlegung der Polarisation haben die  <math>\vec B</math> -Feldlinien kein Anfang und kein Ende, sie sind in sich geschlossen.