Big Bang Physik 6, Schulbuch

Felder  109 Elektrische Ströme und Magnetfelder  26  nur Bruchteile von 1 T. Die stärksten Elektromagnete der Welt liefern momentan (Stand 2017) 45 T im Dauerbetrieb. Sie sind damit rund 2 Millionen Mal stärker als das Erd- magnetfeld (siehe Tab. 26.1, S. 107)!  Info: Magnet im Tiefflug Zusammenfassung Mit Hilfe einer stromdurchflossenen Spule kann man Magnetfelder erzeugen. Die magnetische Induktion lässt sich enorm verstärken, wenn man in die Mitte der Spule einen Eisenkern bringt. Magnet im Tiefflug Über jeder Festplatte befindet sich ein Schreib-/Lesekopf mit einem winzigen Elektromagneten an der Spitze ( F7 ; Abb. 26.20). In PCs haben diese rund 0,15 bis 0,3T und magnetisieren beim Schreiben die Bereiche der ferroma- gnetischen Oberfläche unterschiedlich, was dann beim Lesen als 0 oder 1 interpretiert wird. Eine PC-Festplatte rotiert mit bis zu 15.000U/min, und der Kopf schwebt dabei bloß 5–6nm über der Platte (Stand 2017). Zum Vergleich: Ein Haar ist etwa 10.000-mal dicker! Unvorstellbar! Auch die Datendichte ist un- vorstellbar. Jede der beiden übereinander liegenden Ma- gnetscheiben in der Laptop- Festplatte in Abb. 26.21 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 Milliarden pro mm 2 ! i Abb. 26.20:  Der schwarze Quader an der Spitze des Lese-/Schreibkopfs ist ein winziger Elektromagnet. Abb. 26.21 Z 26.4 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. Strom erzeugt ein Magnetfeld! Das entdeckte Christian Ørsted 1820 (Kap. 26.1, S. 104). Es wäre nur allzu logisch, dass auch umgekehrt Magnetismus Strom erzeugt. Das ist aber nicht so – die richtige Antwort auf F9 ist daher a). Viele Physiker zerbrachen sich über diese scheinbare Pa- radoxie den Kopf, unter anderem auch Michael Faraday (Abb. 26.24). 1831 konnte er das Rätsel lösen: Man kann schon Strom in der Spule erzeu- gen, aber nur dann, wenn sich dabei das Magnetfeld im Inneren verändert, etwa wenn man den Magneten bewegt (Abb. 26.25, S. 110). Kurz gesagt: Ein veränder­ liches Magnetfeld erzeugt Strom. Und hier betritt man einen historisch bedingten Termino- logie-Dschungel: Den Effekt, dass ein veränderliches Magnetfeld einen Strom hervorruft, nennt man nämlich elektromagnetische Induktion oder kurz Induktion. Und das kann leicht zu einer Verwechslung mit der magneti- schen Induktion führen (siehe Kap. 26.3, S. 107). In Abb. 26.22 siehst du eine einfache Spule 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. Beim Schreiben von Daten auf eine Festplatte, wird diese mit Hilfe eines kleinen Elektromagneten (Abb. 26.20) unterschiedlich magnetisiert. Wie funktioniert aber das Lesen der Daten? Eine E-Gitarre (Abb. 26.23) hat keinen Resonanzkör- per. Wie funktioniert dann aber die Verstär- kung der Töne? Klar, elektrisch, aber wie? F9 S1  Abb. 26.22 F10 W2 Abb. 26.23 F11 W2  Abb. 26.24:  Michael Faraday, der oft als bedeutendster Experimentalphysiker aller Zeiten bezeichnet wird Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des V rlags öbv