Physik compact, Basiswissen 7, Schulbuch

55 15.3 Magnetfeld Spule Magnetfeld einer stromdurchflossenen Leiterschleife Magnetfeld einer stromdurchflossenen Spule (solenoid) Rechte-Hand-Regel: Magnetfelder von Spulen spielen in Elektromagneten eine wichtige Rolle. Für die magnetische Induktion im Inneren einer (langen) Spule gilt: 15.3.5 Das Magnetfeld einer Spule kann man sich aus den Magnetfeldern aller Spulenwindungen zusammen- gesetzt denken. Es liegt daher nahe, auch das Mag- netfeld eines Stabmagneten als Überlagerung vieler kleiner („atomarer“) Magnetfelder zu interpretieren. A1 Lies in einem Lexikon oder im Internet biographi- sche Daten über H. Ch. Oersted nach! A2 Welche der Feldlinienbilder stellen elektrische bzw. magnetische Felder dar? A3 Zeige, dass T = V · s / m 2 gilt! A4 In einer Spule mit 600Windungen fließt ein Strom mit der Stärke I = 1 A, die Spule ist 10 cm lang. Berech- ne die magnetische Induktion im Inneren der Spule! Abb. 55.1 Vergleich zwischen demMagnetfeld einer strom- durchflossenen Leiterschleife und demMagnetfeld eines kleinen Stabmagneten. Die Feldlinien umschließen eine Leiterschleife überall ringförmig, die Orientierung der Feldlinien folgt wieder aus der Rechte-Hand-Regel. N S Die Feldlinien umschließen den Leiter ringförmig. Das Magnetfeld einer stromdurch ossenen Leiterschleife entspricht dem Magnetfeld eines (kleinen) Stabmagneten. Abb. 55.2 Vergleich zwischen demMagnetfeld einer strom- durchflossenen Spule mit demMagnetfeld eines Stabmagneten. Die Feldlinien verlaufen im Außenraum der Spule ähnlich wie um einen Stabmagneten. Im Innenraum liegen die Feldlinien parallel und annähernd überall gleich dicht. Wir vermuten daher, dass das Magnetfeld im Inneren der Spule homogen ist. + _ I I B N S Die Feldlinien verlaufen im Außenraum ähnlich. Im Innenraum liegen die Feldlinien parallel und überall gleich dicht (homogen). B Abb. 55.3 Denkt man sich die Spule so mit der rechten Hand umfasst, dass die Finger in die Richtung des Stromes I zeigen, so gibt der Daumen die Richtung der magnetischen Induktion B an. B N + _ S + _ ... so zeigt der Daumen zum Nordpol der Spule. Zeigen die Fingerspitzen der rechten Hand in die Stromrichtung, ... I I Abb. 55.5 Feldlinienbilder a) b) c) d) Magnetische Induktion B im Inneren einer (langen) stromdurchflossenen Spule: B I N 0 $ $ n I = n 0 … magnetische Feldkonstante N … Anzahl der Windungen I … Stromstärke l … Spulenlänge Magnetische Induktion B einer Spule Abb. 55.4 Eisenfeilspäne zeigen das Magnetfeld einer strom- durchflossenen Spule Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv