Physik compact, Basiswissen 7, Schulbuch

54 Elektromagnetische Felder und Kräfte 15 Größe und Richtung des Magnetfeldes Die Kräfte imMagnetfeld wollen wir zunächst mit einer kleinen Magnetnadel („Kompassnadel“) untersuchen: Die magnetische Induktion B beschreibt das Mag- netfeld ähnlich wie die elektrische Feldstärke E das elektrische Feld beschreibt. Die Richtung der magne- tischen Induktion B ist die Richtung der magnetischen Feldlinien, die definitionsgemäß vom magnetischen Nordpol zummagnetischen Südpol weisen. Die Stärke des magnetischen Feldes wächst mit der Stromstärke I und sinkt mit der Entfernung r vom Leiter. 15.3.4 Wir werden im Folgenden häufig die Richtung und Orientierung von Strömen oder Kraftfeldern ange­ ben, die senkrecht auf die Zeichenebene stehen. Wir werden dazu Symbole verwenden, wie sie in der Ab- bildung angegeben sind: Magnetische Induktion B um einen stromdurchflos- senen Leiter: 2 B r 0 $ $ r n I = n 0 …magnetische Feldkonstante = 4 · r · 10 –7 V · s/(A · m) I …Stärke des Stromes durch den Leiter r …Entfernung vom Leiter Magnetische Induktion B eines Leiters Abb. 54.1 Eine Magnetnadel weist mit dem N-Pol in die Rich- tung der Feldlinien. Die Orientierung der Feldlinien um einen stromdurchflossenen Leiter folgt aus der „Rechte-Hand-Regel“: Denkt man sich den stromführenden Leiter so mit der rechten Hand umfasst, dass der Daumen in die Stromrichtung weist, dann zeigen die Finger in die Richtung der magnetischen Induk- tion B. N S B I I B Rechte-Hand-Regel Richtung der magentischen Induktion Magnetische Felder B in T Oberfläche eines Neutronensterns 10 8 Elektromagnet (Supraleiter) 50 Magnetfeld in Sonnenflecken 0,3 Sonnenoberfläche 10 –2 Erdmagnetfeld (Erdoberfläche) 5 · 10 –5 Freileitungen (am Boden) bis 3 · 10 –5 Stromleitungen im Haushalt bis 10 –5 Abb. 54.4 „Schaft“ oder „Spitze“ lassen die Orientierung des Magnetfeldes normal zur Zeichenebene erkennen. Der Pfeil weist nach in die Zeichenebene. unten Der Pfeil weist nach aus der Zeichenebene. oben Versuch Magnetfelder um parallele stromdurchflossene Leiter Das Magnetfeld um stromdurchflossene Leiter kann durch Eisenspäne auf einer normal auf die Leiter liegenden Ebene untersucht werden. Abb. 54.5 Magnetfelder um parallele Leiter Magentfeld um ( gleichsinnige”) Ströme parallele „ Magentfeld um ( Ströme antiparallele „gegensinnige”) Abb. 54.2 Das Magnetfeld um einen Leiter wird durch Eisen- späne sichtbar gemacht. Abb. 54.3 Im Hochfeld-Mag- netlabor Dresden (HLD) können 94,2 T erzeugt werden Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv