Big Bang Physik 6, Schulbuch

Felder  105 Elektrische Ströme und Magnetfelder  26  Im Folgenden wird auch immer wieder von Permanent- magneten die Rede sein. Eine Kompassnadel aus Eisen ist zum Beispiel ein solcher. Der Magnetismus entsteht hier durch die Elektronenspins und bleibt auch erhalten, wenn kein Strom fließt.  Info: Die kleinsten Magneten der Welt Zusammenfassung Bewegte elektrische Ladungen erzeugen Magnetfelder. Daher wirken zwischen zwei Strom führenden Leitern magnetische Kräfte. Das Feld von Permanentmagneten kommt durch die Elektronenspins zu Stande. Die kleinsten Magneten der Welt Wo entstehen Perma- nentmagnete ? Jedes Elektron in der Atom- hülle hat einen Spin, den sich leider nie- mand bildlich vor- stellen kann (siehe “Big Bang 7”). Dadurch wirkt jedes Elektron wie ein kleiner Magnet . Bei den meisten Atom­ sorten löschen sich die Magnetfelder der Elek- tronen gegenseitig aus, und sie sind nach au- ßen hin nichtmagne- tisch. Manche Atome wirken aber wie sehr schwache Magnete (Abb. 26.5). Bei ferromagnetischen Stoffen stellen sich viele dieser „Atommagnete“ von selbst parallel (b) . Solche Berei- che wirken wie kleine Stabmagnete (c) und man nennt sie auch Elementarmagnete . Mit diesem stark vereinfachten Bild kannst du eine Menge Effekte sofort verstehen. Wenn du zum Beispiel einen Magneten (Abb. 26.6b) fallen lässt, dann kommen die Elementarmagnete in Unordnung (Abb. 26.6a), und er verliert empfindlich an Stärke (  F3 ). i Abb. 26.5:  Vom magnetischen Atom (a) zum Elementarmagneten (c) Abb. 26.6:  a) Sind die Elementarmagnete ungeordnet, ist der Stoff nach außen hin unmagnetisch. b) Sind die Elementarmagnete geordnet, ist der Stoff magnetisch . Z 26.2 Von Polarlichtern und Neutronensternen Lorentz-Kraft und magnetische Induktion In diesem Abschnitt werfen wir einen quantitativen Blick auf die auftretenden Kräfte, wenn sich Ladungen in einem Magnetfeld bewegen. Beim Ørsted-Versuch (Abb. 26.2) kommt es zu einer Wechsel- wirkung zwischen dem Magnetfeld eines Leiters und dem des Permanentmagneten. Ähnlich ist es in Abb. 26.8. Aller- dings ist der Magnet so schwer, dass er sich nicht bewegen kann, wohl aber bewegt er die Leiterschaukel. Abb. 26.8:  a) Kraft auf einen stromdurchflossenen Leiter b) Drei-Fin- ger-Regel: Der Daumen zeigt in technische Stromrichtung, der Zeigefinger in Richtung des Magnetfeldes, also von N nach S. In diese Richtung würde der Nordpol einer Kompassnadel zeigen. Der Mittelfinger gibt nun die Richtung der Lorentz-Kraft an. F L entspricht dem Kreuzprodukt von I und B . Ein Polarlicht ist schon eine sehr eindrucksvolle Erscheinung (Abb. 26.7). Wie entsteht es, und warum ist es nur bei den Polen zu sehen? In Teilchenbeschleunigern werden Elektronen oder Protonen auf beinahe Lichtgeschwindigkeit be- schleunigt. Wie schafft man es, sie dabei auf Kreis- bahnen zu halten? Was ist deiner Meinung nach stärker: das Magnetfeld der Erde oder das eines Permanentmagneten? F4 S2  Abb. 26.7:  Das eindrucksvolle Polarlicht F5 W2  F6 W1  Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des V rlags öbv