Physik verstehen 4, Schulbuch

46 3  Arbeitsheft-Seite 22 Magnetfeld eines stromdurchflossenen Leiters 1. Was hat der Physiker Hans Christian Ørsted entdeckt? Ørsteds berühmtester Versuch (Abb. 46.1)  E1 Spanne ein Kabel über einer Magnetnadel (1–2 cm Abstand) so zwischen zwei Stativen, dass es mit der Nord-Süd-Richtung übereinstimmt. Schließe das Kabel an eine Gleichspannungsquelle (bis 12V). a) Schalte kurz den Strom ein und beobachte die Magnetnadel. b) Halte die Magnetnadel über das Kabel und schalte kurz den Strom ein. c) Ändere die Stromrichtung und wiederhole a) und b). Wenn elektrischer Strom durch das Kabel fließt, wird die Magnetnadel aus der Nord-Süd-Richtung abgelenkt (V1a). Der Physiker Hans Christian Ørsted entdeck- te, dass ein stromdurchflossener Leiter von einem Magnetfeld umgeben ist. Die Magnetnadel zeigt oberhalb und unterhalb des stromdurchflossenen Kabels in entgegengesetzte Richtungen (V1b). So können wir schließen, dass das Magnetfeld kreisförmig um den Leiter verläuft. Wird die Stromrichtung geändert, ändert sich auch die Richtung der Ablenkung (V1c). Zur Bestimmung des Verlaufs des Magnetfeldes eignet sich die Rechte-Faust-Regel (Abb. 46.2): Zeigt der Daumen in Richtung der technischen Stromrichtung (von + nach –), so geben die Finger der Faust die Richtung des Magnetfeldes (von Norden nach Süden) an. 2. Was ist eine Spule? Die magnetische Drahtspule (Abb. 46.3)  E1, E4 Schließe einen etwa 40 cm langen, isolierten Kupferdraht an eine Gleichspannungsquelle (ca. 5V). Forme den Draht zu einer Schlaufe ( ∅  ca. 2 cm). Teste das Verhalten von Magnetnadeln in der Nähe der Drahtwindung bei Stromfuss. Forme anschließend 2, 3, 4 … Schlaufen nebeneinander und beobachte das Verhalten der Magnetnadeln bei Stromfuss. Die Magnetnadeln werden von den Drahtwindungen abgelenkt und an den Öffnungen hineingezogen. Durch die Überlagerung der Magnetfelder der Windungen entsteht ein Magnetfeld, das dem eines Stabmagneten ähnelt. V1 46.1 Ørsteds berühmtester Versuch Ein stromdurchflossener Leiter ist von einem Magnetfeld umgeben . Die Richtung des Magnetfeldes ist von der Stromrichtung abhängig. M 46.2 Die Rechte-Faust-Regel V2 46.3 Die magnetische Drahtspule Eine Spule ist ein schraubenförmig gewickelter, isolierter Draht. Bei Stromfluss ähnelt ihr Magnetfeld dem eines Stabmagneten. M S N 46.4 Das Magnetfeld einer stromdurchflos- senen Spule 46.5 Einfache Spule: Ein isolierter Draht wird um einen Nagel gewickelt. 46.6 Technische Spulen sind aus mit Lack isolierten Kupferdrähten gewickelt. Infobox: Technische Stromrichtung: von + nach – Die physikalische Stromrichtung gibt den Fluss der Elektronen von – nach + an. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum de Verlag öbv