Big Bang Physik 6, Schulbuch

GG 6.2/G 6.2 Elektrizitätslehre/Elektrische Energie 81 Grundlagen der Elektrizität 2  23  23.2 Die Entdeckung des Herrn Ørsted Drehspulgeräte und Elektromotoren In diesem Abschnitt geht es um Geräte, mit denen man die Stromstärke messen kann. Sie sind wichtige Hilfsmittel für spätere Versuche. Um das Jahr 1820 machte der dänische Physiker CHRISTIAN ØRSTED eine enorm wichtige Entdeckung, die zu Anwendun- gen wie Elektromotoren oder Strommessgeräten führte. Er entdeckte nämlich, dass eine Magnetnadel abgelenkt wird, wenn in der Nähe Strom durch einen Leiter fließt (  Experi- ment: Kurzer Kurzschluss 1). Diese Entdeckung schlug in der wissenschaftlichen Welt wie eine Bombe ein, denn sie be- legte, was man schon lange vermutet hatte: Elektrizität und Magnetismus hängen irgendwie zusammen . Es ist nämlich so: Um den Leiter herum entsteht durch den Stromfluss ein Magnetfeld . Die magnetischen Feldlinien sind immer geschlossen. In diesem Fall sind sie kreisförmig und winden sich um den Leiter herum. Ohne Erdmagnetfeld würde sich eine Magnetnadel exakt in Richtung dieser Feld- Was passiert mit dem Leiter zwischen den Polen eines Hufeisen­ magneten, wenn Strom durch ihn fließt (Abb. 23.6)? Welche Erklärung gibt es dafür? Und wofür könnte man diesen Effekt verwenden? Was denkst du, wodurch das Magnetfeld der Erde zu Stande kommt? F7 E2  Abb. 23.6 F8 S2  Kurzer Kurzschluss 1 Nimm eine Flachbatterie (4,5 V), ein kurzes Kabel und einen Kompass (Abb. 23.7a). Was passiert mit der Kompassnadel, wenn du die Batterie kurzschließt (b)? Macht es einen Un- terschied, ob das Kabel unter oder über dem Kompass liegt? Hast du eine Erklärung dafür? Du darfst die Batterie nur kurz kurzschließen, weil sie dabei schnell leer wird! e Abb. 23.7:  Was passiert mit der Kompassnadel bei Stromfluss? linien ausrichten, also quer zur Flussrichtung des Stroms (Abb. 23.8). Durch die zusätzliche Wirkung des Erdmagnet­ feldes bleibt aber immer eine gewisse Abweichung übrig.  Info: Erdmagnetfeld Elektrischer Strom erzeugt also ein magnetisches Feld. In Abb. 23.8 bewirkt das die Ablenkung eines Permanent- Magneten, in diesem Fall der Kompassnadel. Wenn sich der Permanent-Magnet nicht bewegen kann, dann bewegt sich Abb. 23.8:  Die Richtung der magnetischen Feldlinien kannst du mit der rechten Hand bestimmen. Wenn du den Leiter so umgreifst, dass der Daumen in (technische) Stromrichtung zeigt, dann geben dir die Finger die Richtung des magnetischen Feldes an. In diese Richtung zeigt dann der Nordpol der Nadel (rot). Erdmagnetfeld Die Erde hat im Inneren höllische 6000 °C, das entspricht der Oberflächentemperatur der Sonne. Aufgrund des hohen Drucks ist der innere Kern trotzdem fest. Die Temperatur des äußeren Kerns liegt immerhin auch noch bei satten 3000 bis 5000 °C. Dieser Teil besteht aus einer zähflüssigen Eisen-Nickel-Mischung, die auf Grund der Hitze aufsteigt, sich ab- kühlt, wieder absinkt und so weiter. Man nennt das Konvek- tion . Nun gibt es aber in der Erdkruste Erzlager, die leicht magnetisch sind, und sie erzeugen im fließenden Metall elektromagnetische Induktion (siehe Kap. 26.4, S. 109). Da- durch entsteht das magnetische Feld der Erde, das verein- facht wie das eines Stabmagneten aussieht (Abb. 23.9, F8 ). i Abb. 23.9:  Das Erd-Magnetfeld entspricht dem eines Stabmagneten. Der magnetische Südpol befindet sich im Norden und umgekehrt. Die magnetischen Pole sind um 11,5° zur Erdachse geneigt (Stand 2016). Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv