Big Bang HTL 3, Schulbuch

Elektrische Ströme und Magnetfelder 5 Ausgewählte Kapitel der klassischen Physik (III. Jg., 5. Sem.) 49 Relative Permeabilität Es gibt ein Maß für die Magnetisierbarkeit eines Stoffes, das man etwas sperrig als relative Permeabilität µ r bezeichnet. Die Gleichung für die magnetische Induktion einer Spule mit Kern lautet dann so: B = µ r · µ 0 · N · I ___ l In Abb. 5.20 siehst du, dass die magnetische Induktion in diesem Fall nicht linear von der Stromstärke abhängt. Au- ßerdem bleibt nach dem Abschalten ein Restmagnetismus über. Du siehst also, dass µ r keine Konstante sein kann, und daher werden auch immer nur die Maximalwerte an- gegeben. Die höchste relative Permeabilität besitzt Eisen, und sie liegt in der Größenordnung von 10 5 . Das ist aber die theoretische Obergrenze. In der Praxis erreicht man ein µ r von 10 2 bis 10 3 . i Abb. 5.19: Zusammenhang zwischen Stromfluss und magnetischer Induktion einer Spule mit Kern: Man spricht von einer Hysteresis- kurve . Unter Hysterese (griech.: hysteros = hinterher) bezeichnet man allgemein das Fortdauern einer Wirkung nach Wegfall der Ursache. In diesem Fall sinkt etwa die magnetische Induktion nicht auf null, wenn die Stromstärke auf null sinkt. 5.4 Faradays Entdeckung Elektromagnetische Induktion 1 In diesem Abschnitt geht es um eine wichtige Entdeckung Faradays, die die Grundlage der Stromerzeugung ist. Ohne diese Entdeckung gäbe es keinen Strom aus der Steckdose. In Abb. 5.23 siehst du einfache Spulen mit Eisenkern. Welche der folgenden Aussagen ist richtig: a) Fließt Strom durch den Draht, wird das Eisen magnetisch. b) Ist das Eisen magnetisch, fließt Strom durch den Draht. c) Beides ist richtig. d) Beides ist falsch. Du weißt, wie das Schreiben von Daten auf eine Festplatte funktioniert (siehe Infobox links). Aber wie funktioniert das Lesen der Daten? Eine E-Gitarre (Abb. 5.24) hat keinen Resonanzkörper. Wie funktioniert dann aber die Verstärkung der Töne? Klar, elektrisch, aber wie? F9 A2 Abb. 5.22 F10 A2 F11 A2 Abb. 5.23 Magnet im Tiefflug Über jeder Festplatte befindet sich ein Schreib-/Lesekopf mit einem winzigen Elektromagneten an der Spitze ( F7 ; Abb. 5.21). In PCs haben diese rund 0,15 bis 0,3 T und sie magnetisieren beim Schreiben die Bereiche der ferromag- netischen Oberfläche unterschiedlich, was dann beim Lesen als 0 oder 1 interpretiert wird. Eine PC-Festplatte rotiert mit bis zu 15.000 U/min, und der Kopf schwebt dabei bloß 5–6 nm über der Platte (Stand 2017). Zum Vergleich: Ein Haar ist etwa 10.000-mal dicker! Unvorstellbar! Auch die Datendichte ist unvorstellbar. Jede der beiden übereinander liegenden Magnetscheiben in der Laptop- Festplatte in Abb. 5.22 hat einen Durchmesser von nur 2 Zoll (50,8mm) und daher eine Fläche von etwa 2000mm 2 . Auf die Platten passen satte 2 Terabyte (2 · 10 12 Byte), also 1 Terabyte pro Scheibe. Ein Byte besteht aus 8 bit, also aus 8 1ern oder 0ern. Jede Scheibe muss daher 8 · 10 12 magnetisierte Stellen haben, also unglaubliche 4 Mil- liarden pro mm 2 . i Abb. 5.20: An der Spitze des Lese-/ Schreibkopfs befindet sich ein winziger Elektromagnet. Abb. 5.21 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv