Zusammenfassung Wechselwirkung mit einzelnen Teilchen

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1 4b Magnetismus 1

2 Magnetische Kaftwikung otsabhängig Maximale Kaft an den Enden Zusammenfassung Wechselwikung mit einzelnen Teilchen Elektische Kaftwikung am elektisch geladenen Isolato ist otsunabhängig Bestimmte Mateialen zeigen ein physikalisches Phänomen genannt Feomagnetismus Rechte Hand Regel Magnete sind unteilba F Loentzkaft F q M M q ( v B) ( v Bsin Θ) Das magnetische Feld ist quellenfei im Gegensatz zum elektostatischen Feld Magnetfelde beeinflussen die Bahnen geladene Teilchen Loentzkaft wikt auf die Bahn von geladenen Teilchen Zugvögel oientieen sich anhand des Edmagnetfeldes i Einheit magnetisches Feld A m Tesla [ B] [ T]

3 Magnetfelde auf de onne 3

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5 Zusammenfassung Magnetische Wechselwikung mit Elektonen in Leiten Elektonen in einem Leite efahen ebenfalls eine magnetische Wechselwikung Dehmoment Halleffekt Hallspannung Hallkonstante ΔV H R H IB RH h 1 nq Detekto zu Bestimmung von magnetischen Felden Hallsonde τ µ B Magnetisches Dipolmoment µ IA 5

6 Magnetische Mateialien ohne äußees Magnetfeld mit äußeem Magnetfeld Feomagnetische Mateialien Duch Eschütteungen ode hohe Tempeatuen (Cuie-Tempeatu) geben die Weißschen Bezike ihe Odnung auf, die toffe sind wiede entmagnetisiet. Cuie-Tempeatuen feomagnetische Mateialien Kobalt 1395 K ickel 67 K Eisen 133 K Besondee Eigenschaft Vestäkung eines Magnetfeldes B µ Medium Vakuum Pemeabilitätszahl μ Eisen bis 5 ickel bis 1 Legieungen bis auestoff ist ein paamagnetische toff B weitee Klasse magnetisiebae toffe Paamagnetische Mateialien Mateialien, die keine magnetische Odnung aufweisen. Magnetisieung nu in extenem Magnetfeld μ ~1.7 (Platin) μ ~1.4 (Luft) 6

7 Bakhauseneffekt 1919 Bei de Magnetisieung feomagnetische Mateialien zeigt sich ein typisches Vehalten Usache a) Elementamagnete auf atomae Ebene (Fe-Atome) b) Ausbildung magnetische Domänen (Weisssche Bezike) Gößenbeeich ano- bis Mikomete Hysteesekuve Heinich Geog Bakhausen ( ) B Vakuum 7

8 Quelle des magnetischen Feldes... sind elektische töme Rechte Hand Regel gibt an, in welche Richtung das Magnetfeld oientiet ist Magnetfeld ezeugt duch eine bewegte Ladung µ qvsinφ B ² v µ q( v ) B ² 1 1 s C Tm A magnetische Pemeabilität Duchlässigkeit von Mateie fü magnetische Felde täke des Magnetfeldes fällt quadatisch mit dem Abstand zu Ladung ab µ µ 7 7 8

9 Xstatik Elektostatische Dipol Magnetische Dipol tabmagnet Elektostatik Magnetostatik Hinweis daauf, dass magnetische Felde duch atomae (Keis-) töme ezeugt weden 9

10 Biot-avat Gesetz Jean-Baptiste Biot ( ) Magnetfeld zeigt in die Tafelebene db X Feldpunkt, an dem das Magnetfeld beechnet weden soll Félix avat ( ) ˆ ds diffeentielle Fom db μ Ids ˆ integale Fom B μi ds ˆ 1

11 µ 1 7 Tm A Anwendung! Wie hoch uist das magnetische Feld im Zentum diese Leiteschleife? Randbedingungen μ i ds db 3 Radius R tom I B 1 cm.5 A μi φ R φ Biot-avat fü Keisleiteschleifenstück 9 R 7 R Teilstück paallel zum Abstandsvekto 3R A Zu Bestimmung de Länge de einzelnen Leiteschleifenstücke efolgt Umechnung in Radian 95 φ 95 π 1.66 ad ad ad ad B Tm A 1.66 (.5 A) 3R B T R 5.5 μt R 1. + R Magnetfeldichtung aus de Tafelebene heaus 11

12 Das Ampeesche Gesetz nu geeignet bei eine hohen ymmetie Ande-Maie Ampee ( ) Leite befindet sich IERHALB des Integationsweges zum Beispiel Magnetfeld eine Ringspule Leite befindet sich AUßERHALB des Integationsweges Ampeesches Gesetz Allgemein ummation ode Integation übe einen geschlossenen Weg! Gaußsches Gesetz de Elektostatik Integal übe eine OBERFLÄCHE liefet die eingeschlossene Ladung c B Δl μ I ode v Bdl μ I Magnetfeld ezeugt duch einen stomduchflossenen Leite nu die Komponenten von B paallel zu dl wid beücksichtigt 1

13 Magnetfeld im Innen eines Leites B Δl μi vom Zentum nach außen wegen Zylindesymmetie kann man Ampeesches Gesetz anwenden tomanteil in Abhängigkeit vom Radius I () I < R Fläche innen Gesamtfläche π π R I () I gesamt gesamt täke des Magnetfeldes UR abhängig vom Abstand zu Leiteachse c v Bdl v B dl c B ( π ) das Feld außen (>R) haben wi schon beechnet B μ I R μ I π R gesamt gesamt B ( π ) fü < R 13

14 Koaxialkabel Auf de IEEIT des Koaxialkabels fließt de tom zum Geät HI Auf de AUßEEITE des Kabels fließt de tom vom Geät ZURÜCK upeposition de duch die beiden gegenläufigen töme ezeugten Magnetfelde lässt magnetisches Feld außen veschwinden 14