Sexl Physik 7, Schulbuch

| 66 Bereits im Altertum war bekannt, dass Magneteisenstein (Magnetit, Fe 3 O 4 ) Eisen anzieht und durch Berühren diese Fähigkeit auf Körper aus Eisen überträgt. Vor rund 2 000 Jahren verwendeten chinesische Seefahrer Magnetnadeln als Kompas- se, seit dem 12. Jh. kennt man in Europa Kompasse. c oluMBuS (1451–1506) kannte bereits die Missweisung ( Deklination ), die Abweichung der Magnetnadel von der geografischen Nordrichtung. Dem Magneteisenstein wurde auch heilende Wirkung zugeschrieben; so meinte der Arzt p aracelSuS (1493–1541 Salzburg) „Der Magnet hat die Kraft, Krankheiten fest- zuhalten, deswegen muss man ihn auf den Krankheitsherd legen.“ Zu Ende des 16. Jh. erkannte der Londoner Arzt w illiaM G ilBert (1544–1603), dass die Kraft eines Magneteisensteines von allen Teilen des Steins ausgeht und nicht nur in den sogenannten Polen konzentriert ist. Seine Versuche mit einem kugel- förmig geschliffenen Magnetstein führten ihn zur Erkenntnis, dass die Erde selbst ein großer Magnet ist ( 66.2 ). Lange standen Elektrizität und Magnetismus als getrennte Phänomene neben ein- ander. Wie viele seiner Zeitgenossen suchte der Däne c hriStian o erSted (1777–1851) nach einem Zusammenhang zwischen Elektrizität und Magnetismus, da er alle Naturerscheinungen als Einheit ansah. 1820 entdeckte er: Eine Magnetnadel, über die parallel ein stromführender Draht gespannt ist, wird aus ihrer Nord-Süd-Stellung abgelenkt (s. Physik 5, S. 105) ( 66.3 ). Ströme üben auf Magnete Kräfte aus. Ströme erzeugen Magnetfelder. Oersted teilte diese wissenschaftliche Sensation befreundeten Wissenschaftlern mit, die seine Experimente weiter ausbauten. Über Oersteds Entdeckung schrieb G oethe : „… als auf einmal in der Entdeckung des Bezuges des Galvanismus auf die Magnetnadel durch Prof. Oersted sich uns ein blendendes Licht auftat.“ 2.1 Das Magnetfeld um einen Leiter Ein einfaches Experiment zeigt das Magnetfeld um einen stromdurchflossenen Leiter ( 66.4 ): Demo-Experiment: Magnetfeld um einen stromführenden Leiter 66.1 Man steckt einen geraden Draht durch ein Blatt Papier und bestreut es mit Eisen- feilspänen. Man lässt kurz einen Strom von einigen Ampere durch den Draht fließen. Die Eisenspäne ordnen sich als Magnetnadeln in konzentrischen Kreisen um den Draht an. Die zusätzlichen Magnetnadeln zeigen die Richtung der Kraft: Umfasst man den Lei- ter mit der rechten Hand, wobei der Daumen in die technische Stromrichtung zeigt, ge- ben die Finger den Umlaufsinn der Feldlinien um den Leiter an (Rechtsschraubenregel). 2 Elektrischer Strom und Magnetfeld In diesem Kapitel erfährst du − wie Ströme auf Magneten wirken − wie Magnetfelder Ströme beeinflussen − wie wechselnde Magnetfelder elektrische Spannungen hervorrufen 66.1 Polarlichter tauchen die Landschaft in grünes Licht. Wie entstehen Polarlichter? 66.2 Gilberts Terrella (kleine Erde) aus Magneteisenstein ist ein Modell für das Ma- gnetfeld der Erde. Magnetnadeln zeigen die Richtung des Magnetfeldes der Kugel. 66.3 c hRistian o eRsted entdeckte 1820, dass eine Magnetnadel aus der Nord-Süd-Richtung abgelenkt wird, wenn zu ihr parallel ein Draht Strom führt. 66.4 Die Verteilung von Eisenfeilspänen um einen Strom führenden Draht veranschaulicht das Magnetfeld in seiner Umgebung Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv