Magnetismus

Der nach geografisch Nord weisende Pol einer Kompassnadel wird magnetischer Nordpol genannt.

Magnetnadeln erfahren in einem Magnetfeild ein Drehmoment.
Seine Stärke ist eine Mass für die Stärke des Feldes.
Ausgerichtete Magnetnadeln zeigen mit ihrem Nordpol die Richtung des Feldes an.
Die magnetische Feldstärke ist ein Vektor und wird mit B bezeichnet. Die Einheit der Feldstärke im SI-System ist Tesla.
Magnetfeldlinien verlaufen ausserhalb eines Magneten vom Nord. zum Südpol.

Ströme üben auf Magnete Drehmomente aus: Ströme erzeugen Magnetfelder.

Magnetfeld eines langen geraden Stromes I

\(B(r) = {\mu _{0} \over 2\Pi} \cdot {I \over r} = {\mu _{0} I\over a}\)

mit u0 = 4Pi *10^-7 Vs/Am

Der Richtungssinn der kreisförmigen Feldlinien wird durch die Rechts-Schraubenrelgel festgelegt

Kreisströme verhalten sich wie Magnetnadeln

Das Magnetfeld im Innern einer langen Spule ist nahezu homogen und hat den Betrag:

\(B ≈ {\mu _{0}NI \over l} = {\mu _{0}l \over a}\)

N = Windungszahl; l = Spulenlänge; a = Windungsabstand

Magnetfelder sind Wirbelfelder:
Die Feldlinien sind geschlossene Kurven.
Sie umschliessen die Ströme, welche sie erzeugen.
Sie haben keinen Anfang und kein Ende.
Es gibt keine magnetischen Ladungen.

Magnetfelder üben auf bewegte, geladene Teilchen eine Kraft aus, die Lorentzkraft genannt wird.
Die Lorentzkraft steht senkrecht zum Magnetfeld und senkrecht zur Bewegungsrichtung der Teilchen.
Die Lorentzkraft wirkt nur auf bewegte Teilchen.
Ihre Stärke ist proportional zum Magnetfeld und zur Geschwindigkeit der Teilchen.
Bewegt sich eine Ladung q mit der Geschwindigkeit v senkrecht u einem Magnetfeld B, so wirkt auf sie senkerecht zu v und B die Lorenrzkraft\(\overrightarrow {F_{L}} = q \cdot (\overrightarrow {v} x \overrightarrow{B})\), wenn \(\overrightarrow {v}\) und \(\overrightarrow {B}\) einen beliebigen Winkel einschliessen.
In homogenen Feldern bewegen sich Teilchen auf Schrubenbahnen mit Achse parallel zum Magnetfeld

Parallele elektrische Ströme ziehen einander an.
Entgegengesetzte elektrische Ströme stossen einander ab.
Auf dieser Kraft basiert die Definition der Einheit Ampere.

Jede Änderung der "Zahl der Feldlinien" durch eine Schleife hat eine Induktionsspannung zur Folge.

Induktionsströme sind stets so gerichtet, dass sie ihrer Ursache entgegenwirken

Wenn magnetische Feldlinien senkrecht über Drähte hinwegstreichen, wird in den Drähten eine elektrische Spannung induziert.
Bewegt sich ein Leiterstück s relativ zu einem Magnetfeld B mit der Geschwindigkeit v, so tritt zwischen den Enden des Leiters eine induzierte Spannung auf:

\(U_{ind} = -\overrightarrow {s} \cdot (\overrightarrow {v} x \overrightarrow {B})\)

ändert sich der magnetische Fluss durch eine Leiterschleife, so wird eine elektrische Spannung indiziert:

\(U_{ind} = - {d\phi\over dt}\)