Skript zur Vorlesung Physik Teil 1 (Sommersemester) und Teil 2 ...

8 MAGNETISMUS
Skript zur Vorlesung Physik 1 und Physik 2 Seite 161
Prof. Dr. P. Kaul, Fachbereich Biologie Chemie und Werkstofftechnik,
Fachhochschule Bonn-Rhein-Sieg
8.1 Das magnetische Feld
8.1.1 Allgemeines
• Magnetismus wurde durch den „natürlichen“ Magnetismus entdeckt, da sich magnetisches Gestein nach
dem Magnetfeld der Erde ausgerichtet hat.
• Es existieren magnetische Pole, an denen das Magnetfeld ein- bzw. austritt.
• Die Pole werden mit Nord und Süd bezeichnet.
• Gleichnamige Pole stoßen sich ab, ungleichnamige Pole ziehen sich an.
• Die Ausrichtung von Magneten im Erdmagnetfeld geschieht derart, dass sich der Nordpol des Magneten
nach Norden ausrichtet. Demnach muss am Nordpol der Erde der magnetische Südpol sein.
• Ein elektrischer Strom übt eine Kraft auf eine Magnetnadel aus.
• Elektrische Ströme üben aufeinander magnetische Kräfte aus.
• Es existieren keine magnetischen Monopole.
Allgemeine Aussage:
Elektrische Ströme sind die alleinige Quelle der magnetischen Kräfte
Diese Aussage trifft auch für Permanentmagneten zu. Hierbei werden zwar keine äußeren Ströme in das
Material eingespeist, jedoch können die Elektronenbewegungen um den Atomkern herum als elektrischer
Strom interpretiert werden (quantenmechanische Größen: Bahndrehimpuls oder magnetische Quantenzahl
und Elektronenspin oder Spinquantenzahl).
Die magnetische Wechselwirkung kann somit als Wechselwirkung bewegter Ladungsträger aufein-
ander beschrieben werden (Mikroskopisch: Para-, Dia- und Ferromagnetismus, Makroskopisch:
Magnetfelder von Spulen etc.)
Definitionen:
B: Magnetfeld, magnetischer Flussdichte, magnetische Induktion
H: magnetische Feldstärke
Zusammenhang: B = μ ⋅ H = μ ⋅μ ⋅H
r
0
−7
Hierbei sind μ = 4π ⋅10
Vs / Am magnetische Feldkonstante oder Permeabilität des Vakuums, µ
0
magnetische Permeabilität, µr Permeabilitätszahl als materialabhängige Größe.
8.1.2 Lorentzkraft