Lösungen der Aufgaben zum magnetischen Feld - Versionsgeschichte

Patrick.Nordmann: /* Felderzeugung durch elektrische Ströme */

2016-11-24T18:11:20Z

‎Felderzeugung durch elektrische Ströme

Patrick.Nordmann: /* Kraftwirkung auf elektrische Stöme im Magnetfeld */

2016-11-24T09:39:36Z

‎Kraftwirkung auf elektrische Stöme im Magnetfeld

Patrick.Nordmann: /* Magnetische Feldstärke */

2016-11-24T09:16:03Z

‎Magnetische Feldstärke

Patrick.Nordmann: /* Magnetisierung und magnetische Ladung */

2016-11-19T10:01:41Z

‎Magnetisierung und magnetische Ladung

Patrick.Nordmann: /* Magnetisierung und magnetische Ladung */

2016-11-19T09:46:37Z

‎Magnetisierung und magnetische Ladung

Joschka.Cremers: /* Messen der magnetischen Ladung */

2012-09-18T16:26:34Z

‎Messen der magnetischen Ladung

Sven.Werner: /* Kraftwirkung auf elektrische Stöme im Magnetfeld */

2012-09-12T08:12:03Z

‎Kraftwirkung auf elektrische Stöme im Magnetfeld

Sven.Werner: /* Kraftwirkung auf elektrische Stöme im Magnetfeld */

2012-09-12T08:10:51Z

‎Kraftwirkung auf elektrische Stöme im Magnetfeld

Sven.Werner: /* Kraftwirkung auf elektrische Stöme im Magnetfeld */

2012-09-12T07:52:35Z

‎Kraftwirkung auf elektrische Stöme im Magnetfeld

Tabea.Brasack: /* Magnetische Feldstärke */

2012-09-11T21:22:58Z

‎Magnetische Feldstärke

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 *Ein stromdurchflossenes Kabel.
 *Eine stromdurchflossene Spule.
 ==Magnetische Feldstärke==

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 ==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. Erklären Sie die Wirkung einmal mit Hilfe der Zug- und Druckspannungen im Feld. Wie kann man die Wirkung auch mit Hilfe der Lorentzkraft beschreiben?
 :a) Zwei parallele Kabel, Stromfluß in die gleiche Richtung.
 :b) Zwei parallele Kabel, Stromfluß in unterschiedliche Richtungen.
 :c) Ein stromdurchflossenes Kabel senkrecht zu einem Magnetfeld.
 *Erklären Sie die prinzipielle Funktionsweise einer Hall-Sonde.
 :Antwort:In einer Hall-Sonde werden durchfließende Elektronen durch ein Magnetfeld bzw. durch die wirkende Lorentzkraft von ihrer eigentlichen Bahn abgelenkt. In der Sonde entsteht nun ein Ladungsunterschied (Spannung).Aufgrund der Ladungsverschiebung bildet sich zwischen den Anschlüssen an den Magneten ein elektrisches Feld. Die Spannung kann gemessen, und mit ihrer Hilfe die Stärke des Magnetfeldes berechnet werden.

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 ==Magnetische Feldstärke==
 *Wie wurde die elektrische, schwere und magnetische Feldstärke bereits mit Hilfe einer Probeladung definiert?
- Antwort: -Die Kraftwirkung auf einen Probekörper ist proportional zu seiner Ladung  F~Q
+:*Die Kraftwirkung auf einen Probekörper ist proportional zu seiner Ladung  F~Q
-          -Der Quotient aus Kraft und Ladung ist konstant, nur vom Feld abhängig und gibt die Stärke des Feldes an diesem Punkt            an.         E=F:Q(el)    Orttsfaktor g=F:m  H=F:Q(magnetisch)
+:*Der Quotient aus Kraft und Ladung ist konstant, nur vom Feld abhängig und gibt die Stärke des Feldes an diesem Punkt an.
-:Warum ist diese Festlegung im elektrischen und schweren Fall praktikabel, aber im magnetischen Fall nicht?
+:*Kurz gesagt: Die Feldstärke ist der ''Ortsfaktor'' des Feldes an einer Stelle und eine vektorielle Größe. Sie gibt die auf eine Ladungseinheit normierte Kraftwirkung an:
- Antwort: Weil Messgeräte nur Ströme messen und nicht "magnetismus"
+:<math>\vec g=\frac{\vec F}{m} \quad \Leftrightarrow \quad \vec F=m\, \vec g</math>
 *Wie wird daher die magnetische Feldstärke definiert?
- Antwort: H=F:Q(magnetisch)
+:Deshalb wird die magnetische Feldstärke mit einer stromdurchflossenen Spule festgelegt.
 *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.
- Antwort: H=(n*I):l  n=Anzahl der Windungen I=Stromstärke l=Spulenlänge H=(1000*4A):0,4m=10000 [A:m]
+:<math>H=\frac{n\, I}{l} \qquad \text{ n: Anzahl der Windungen I: Stromstärke l: Spulenlänge }</math>
 :Ist es egal, ob die Spule einen Durchmesser von 40cm oder von nur 4cm hat?
- Antwort:Nein, da Je größer die Spule desto kleiner ist die Feldstärke
+:Nein, diese Formel für die Feldstärke gilt nur für eine "lange, schlanke Spule", die relativ lang ist im Verhältnis zu ihrem Durchmesser. Nur dann befindet sich in der Spule ein relativ homogenes Feld und außerhalb der Spule kein Feld. (Vgl. [[Magnetfelderzeugung durch elektrische Ströme|Magnetfeld einer Spule]].)
 ==Messen der magnetischen Ladung==

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 :Ein normaler Eisennagel verhält sich wie ein Zwischending. In der Nähe des Pols eines Dauermagneten wird er magnetisiert und bekommt Pole. Die Pole des Nagels sind relativ stark und so "klebt" der Nagel fest am Magneten. Nimmt man ihn wieder weg, so ist er nur noch ganz schwach magnetisiert und kann vielleicht noch eine Büroklammer halten. Durch Erwärmung oder Erschütterung verliert er auch noch seine restliche Magnetisierung. (Vgl. [[Lernzirkel Magnetismus#Station 3: Magneten herstellen und zerstören (magnetische Influenz)|Lernzirkel Magnetismus]].)
 *Zeichnen Sie einen einfachen Stabmagneten mit den magnetischen Ladungen, den Magnetisierungslinien und den Feldlinien.
 *Welche Aussagen sind richtig?
 :a) Magnetische Feldlinien beginnen bei Nordpolladungen und enden bei Südpolladungen.
 :b) Magnetische Feldlinien sind immer in sich geschlossen, also Wirbelfelder.
 :c) Die Magnetisierungslinien geben die Ausrichtung der Elementarmagnete an.
 :d) Die Magnetisierungslinien beginnen wie die Feldlinien beim Nordpol und enden beim Südpol.
 :e) Die Magnetisierungslinien beginnen dort, wo die Feldlinien enden und umgekehrt.
 ==Material im Magnetfeld==

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 ==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?
 *Zeichnen Sie einen einfachen Stabmagneten mit den magnetischen Ladungen, den Magnetisierungslinien und den Feldlinien.
 *Welche Aussagen sind richtig?
 :a) Magnetische Feldlinien beginnen bei Nordpolladungen und enden bei Südpolladungen.

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 ==Messen der magnetischen Ladung==
 *Beschreiben Sie ein Verfahren, mit dem man die magnetische Ladung eines Festmagneten bestimmen kann.
 *Der Nordpol eines Dauermagneten erfährt im Inneren einer Spule eine Kraft von 0,3N. Die Spule hat 500 Windungen und es fließt ein Strom der Stärke 2A hindurch. Die Länge der Spule beträgt 10cm.
 :Wieviel magnetische Ladung "sitzt" auf dem Nordpol?
 :Wieso ist es wichtig, dass der Südpol relativ weit entfernt ist?
 :Was erwarten Sie, wenn man die Kraftwirkung auf den Südpol misst? (Warum?)
+Antwort: Die Kraftwirkung wird gleich stark sein, allerdings in die entgegengesetzte Richtung zeigen.
 ==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.

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 v=l*Rh / (d*b)
-Silber: = -2,25*10^-6 m/s        Rh Silber: -9*10^-11 m³/C
+:Silber: = -2,25*10^-6 m/s        Rh Silber: -9*10^-11 m³/C
-Germanium: = 0,2 m/s             Rh Germanium: 10^-4  m³/C
+:Germanium: = 0,2 m/s             Rh Germanium: 10^-4  m³/C
 :Warum ist das Vorzeichen der Hallspannung unterschiedlich?
 Weil doch diese komische Materialkonstante(Hallkonstante)dabei ist. Also 1 / roh * e, damit der Strom mal in die eine mal in die andere Richtung fließt. Demnach eignen sich Halbleiter besonders gut als Hallsonden (Faktor -4000 im Vergleich zu Silber).

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 :In beiden Fällen betrug die magnetische Feldstärke 80000A/m.
 :Berechnen Sie jeweils die Geschwindigkeiten der Ladungsträger.
 :Warum ist das Vorzeichen der Hallspannung unterschiedlich?
-"Weil doch diese komische Materialkonstante  dabei ist. Also 1 / roh * e. Demnach eignen sich Halbleiter besonders gut als Hallsonden (Faktor -4000 im Vergleich zu Silber).
+Weil doch diese komische Materialkonstante(Hallkonstante)dabei ist. Also 1 / roh * e, damit der Strom mal in die eine mal in die andere Richtung fließt. Demnach eignen sich Halbleiter besonders gut als Hallsonden (Faktor -4000 im Vergleich zu Silber).