2. Aufgaben: Magnetismus

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1 2. Aufgaben: Magnetismus 1) Welche toffe sind magnetisierbar (ferromagnetisch)? Eisen (tahl), Gusseisen, ickel und Kobalt 2) Welche Wirkung geht von Magneten aus? Magnete ziehen Teile aus Eisen, ickel und Kobalt an und halten diese fest. 3) Welcher Pol einer Kompassnadel zeigt Richtung orden? Begründe! Kompassnordpol zeigt zum magn. üdpol hin. Der magn. üdpol liegt in der ähe des geographischen ordpols. 4) Was passiert grundsätzlich in einem ferromagnetischen toff, wenn er magnetisiert wird? Die Elementarmagnete (Molekularmagnete) richten sich aus. 5) Welche Kraftwirkung üben zwei ungleichartige Magnetpole aufeinander aus? Anziehung Beschrifte die Pole und zeichne die Feldlinien ein: Welche Kraftwirkung üben zwei gleichartige Magnetpole aufeinander aus? Abstossung Beschrifte die Pole und zeichne die Feldlinien ein: 6) enne verschiedene Möglichkeiten, wie Werkstoffe entmagnetisiert werden können: durch Wechselstrommagn.feld ziehen, Ausglühen, Erschüttern 7) Was versteht man unter Remanenz? Restmagnetismus, der nach dem Magnetisieren zurückbleibt. 8) enne drei Anwendungsbeispiele von: a) hartmagnetischen toffen b) weichmagnetischen toffen Haftmagnete, Lautsprecher Drehspul-Messgeräte Läufer von Kleinmotoren Elektromagnete, Relais chütze, Transformatoren Motoren, Generatoren C:\gle\sem3\et\magn\ueb\magn_lös.doc

2 2. Aufgaben: Magnetismus I 1) Welche Form haben die Feldlinien um einen stromdurchflossenen Leiter? konzentrische Kreise 2) Beschrifte die Pole und erläutere was für eine Wirkung die Magnetpole aufeinander ausüben: Anziehung Abstossung 3) a) Wo ist bei einem tabmagneten die Feldliniendichte am grössten? b) An welcher telle eines Magneten ist die Kraftwirkung am stärksten? a) an den Polen b) ebenfalls an den Polen 4) 5) Bewickle den Kern so, dass er wie angegeben Zeichne den vollständigen Verlauf und die Richtung magnetisiert wird: der magnetischen Feldlinien auf: - + 6) enne vier Eigenschaften des magnetischen Feldes: - Feldlinien erfüllen den ganzen Raum - Feldliniendichte zeigt Kraftwirkung an - Feldlinien treten am orpol aus und am üdpol wieder ein - Feldlinien schneiden sich nie; bilden geschlossene Linienzüge 7) Parallelgeführte, stromdurchflossene Leiter - Zeichne die Feldlinien auf und erkläre was passiert: Was passiert? Abstossung Begründung? Die Feldverstärkung bewirkt eine Kraft, welche die Leiter auseinander drückt. C:\gle\sem3\et\magn\ueb\magn1_lös.doc

3 2. Aufgaben: Magnetismus II 1) Was hat das Magnetfeld im Innern einer stromdurchflossenen pule für Eigenschaften? Feldlinien verlaufen parallel und schneiden sich nicht. Weiter haben die Feldlinien eine gleichmässige Dichte. (homogen!) 2) Von welcher physikalischen Grösse ist die Richtung des Magnetfeldes in einer pule abhängig? von der Richtung des tromes 3) Ergänze: Die Austrittsstelle der Feldlinien einer pule nennt man auch hier...ordpol..., die Eintrittsstelle...üdpol.... 4) 5) Zeichne die tromrichtung in der Windung ein: Beschrifte die Pole an der Windung: + 6) Warum hat eine pule mit vielen Windungen ein stärkeres Magnetfeld, als eine pule mit nur wenigen Windungen, wenn beide pulen vom gleichen trom durchflossen werden? Die schwachen Magnetfelder einer einzelnen Windung werden additiv überlagert; es entsteht ein starkes Magnetfeld. 7) Ein Relais hat eine pule mit 5750 Windungen. Zur Betätigung ist ein Gleichstrom von I = 5mA notwendig. Wie gross ist die Durchflutung? Θ = I * = 0.005A * 5750 = 28.75A 8) a) Welche pule hat die grössere Durchflutung Θ? b) Zeichne bei beiden pulen die Pole ein: I 1 = 1A I 2 = 0.5A Θ = I * = 4 * 1A = 4A Θ = I * = 8 * 0.5A = 4A C:\gle\sem3\et\magn\ueb\magn2_lös.doc

4 2. Aufgaben: Magnetismus II 9) Beschreibe mit Worten, wie die magnetische Feldstärke H definiert ist: Das Verhältnis von Durchflutung zur mittleren Feldlinienlänge. 10) Vervollständige die Tabelle: Magnetische Grösse ymbol Einheit Feldstärke H A/m Durchflutung Θ A 11) Mit welcher mathematischen Formel lässt sich die magnetische Feldstärke H berechnen? Und was für eine I-Einheit hat die magnetische Feldstärke? H = Θ / l = (I * ) / l [A/m] 12) Welche der pulen hat die grössere Feldstärke, wenn beide vom gleichen trom durchflossen werden? a) b) Antwort: Begründung: pule b) kürzere Feldlinien grössere magnetische Feldstärke 13) Was versteht man unter einem hartmagnetischen toff? toff mit grosser Remanenz z.b Dauermagnet 14) Parallelgeführte, stromdurchflossene Leiter - Zeichne die Feldlinien auf und erkläre was passiert: Was passiert? Anziehung Begründung? Feld zwischen den Leitern wird geschwächt. Resultierendes Feld wirkt wie ein Gummiband. C:\gle\sem3\et\magn\ueb\magn2_lös.doc

5 2. Aufgaben: Magnetismus III 1) Was versteht man unter dem magnetischen Fluss? Der magnetische Fluss ist die umme aller Feldlinien. 2) Welches Formelzeichen und welche Einheiten wird für die magnetische Flussdichte verwendet? B = Φ / A [Vs/m 2 ] = [T] Tesla 3) Vervollständige die Tabelle: Magnetische Grösse ymbol Einheit Flussdichte B Vs/m 2 = T Feldstärke H A/m Fluss Φ Vs Durchflutung Θ A 4) Welche Grössen werden in der Magnetisierungskennlinie dargestellt? Die magnetische Feldstärke H auf der horizontalen Achse und die magnetische Flussdichte B auf der Vertikalen. 5) Was sagt die Hysteresekurve über die Ummagnetisierungsverluste aus? Der Flächeninhalt der Hysteresekurve ist ein Mass für die Ummagnetisierungsverluste. 6) 7) Zeichne die tromrichtung in der Windung ein: Beschrifte die Pole an der Windung: + C:\gle\sem3\et\magn\ueb\magn3_lös.doc

6 2. Aufgaben: Magnetismus III 8) Welche Grössen kann man aus der Ummagnetisierungskurve (Hysteresekurve) entnehmen? Koerzitivfeldstärke H C und Remanenzflussdichte B r 9) Wie gross ist die magnetische Flussdichte B bei einer Feldstärke H von 1200 A/m in a) Gusseisen b) tahlguss c) kaltgewalztem Blech d) und Luft? a) 0.38 T b) 1.46 T c) 1.90 T d) Wichtig : µ r Luft = 1 B = µ 0 * µ r * H B = 1.257*10-6 Ωs/m * 1200 A/m B = * 10-3 T 10) Was sagt die relative magnetische Leitfähigkeit µr aus? wievielmal besser das ferromagnetische Material die Feldlinien leitet als Luft bzw. Vakuum. 11) Wie gross ist die magnetische Feldkonstante µ0? µ 0 = * 10-6 Ωs/m 12) Berechne die Durchflutung, wenn die pule mit 5A durchflossen wird? Θ = I * = 5A * 8 = 40A C:\gle\sem3\et\magn\ueb\magn3_lös.doc