Praktikum: Messung der magnetischen Ladung und der magnetischen Polarisation eines Stabmagneten

(Kursstufe > Elektro-Magnetismus)

Arbeitsauftrag

• Messen Sie die Nordpol- und die Südpolladung eines Stabmagneten.

• Messen Sie die magnetische Polarisation des Stabmagneten.

Material

Stabmagnet, Netzgerät, Kabel, Spule mit 500 Windungen, Waage,

Theoretischer Hintergrund

a) Die Feldstärke wurde ursprünglich als Ortsfaktor festgelegt: [math]H=\frac{F}{Q_m}[/math]

Die Kraft auf einen Probepol kann man leicht messen, aber wie soll man die magnetische Ladung des Pols messen? Man kann die Gleichung nach der Ladung auflösen und das als Festlegung der magnetischen Ladung interpretieren:

[math]Q_m=\frac{F}{H}[/math]

b) Die Feldstärke wurde dann mit Hilfe einer Spule festgelegt, was auch praktikabel ist: [math]H=\frac{n\, I}{l}[/math]

Befindet sich nun ein Magnetpol innerhalb einer Spule und man misst die Kraft auf den Pol, so kann man die magnetische Ladung des Pols bestimmen:

[math]Q_m=\frac{F}{H} = F\, \frac{l}{n\, I}[/math]

c) Die magnetische Polarisation innerhalb des Magneten hängt direkt mit der magnetischen Ladung der Pole und der Feldstärke zusammen:

[math]\mu_0\, \bar H \, A = Q_m = - \bar J \, A \qquad \textrm{(Maxwellsche Gleichung der Magnetostatik)}[/math]

Man kann die magnetische Polarisation mit der rechten Seite der Gleichung bestimmen, indem man auflöst:

[math]-J =\frac{Q_m}{A}[/math]

Dabei ist die Fläche A die Stirnfläche des Stabmagneten. Die magnetische Polarisation entspricht also der Flächenladungsdichte der Pole.

Aufbau