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

Skript zur Vorlesung Physik 1 und Physik 2 Seite 165
Prof. Dr. P. Kaul, Fachbereich Biologie Chemie und Werkstofftechnik,
Fachhochschule Bonn-Rhein-Sieg
Eine Ladung q, die sich mit v bewegt, erzeugt im Aufpunkt P das Magnetfeld B.
I dl
P2
Wenn die Ladung innerhalb einer Leiterschleife fließt, so lässt
sich das Magnetfeld durch den in der Schleife fließenden
Strom berechnen. Der Zusammenhang zwischen Magnetfeld
und Strom wird dann beschrieben durch das Gesetz von
I d xr r
Biot-Savart: dB =
r
μ ⋅ 0 l
2
4π
Im Aufpunkt P1 wird durch den Leiterschleifenstrom in dl ein
Magnetfeld erzeugt. Punkte, die in der Verbindungslinie des
Vektors dl liegen, weisen dagegen kein Magnetfeld auf, welches durch den Strom in dl erzeugt wird.
Durch die Anwendung des Biot-Savartschen Gesetzes können prinzipiell alle magnetischen Felder berech-
net werden, die durch stromdurchflossene Leiterschleifen erzeugt werden. Die allgemeine Berechnung ist
mathematisch jedoch sehr aufwendig. An dieser Stelle seien daher nur einige Beispiele genannt:
Magnetfeld eines langen geraden Drahtes:
R
P
r1
r2
I dl1 I dl2 B2
B1
Durch Aufsummation über alle Leiterstücke kann das Feld im Punkt P, der sich im Abstand R vom Draht
I
befindet berechnet werden durch B =
R
μ ⋅ 0 2
4π
Das Magnetfeld gleicher Größe verläuft in Form konzentrischer Kreise um den Mittelpunkt des Drahtes. Die
Richtung des Feldes kann durch die „rechte Hand Regel“ bestimmt werden.
Magnetfeld im Innern einer langen geraden Spule
Eine Spule besteht aus einer Anzahl von Leiterschleifen, die in einer Helix gewickelt sind. In dieser Spule
fließt ein Strom I, der ein Magnetfeld B erzeugt.
r
B
P1
R2
R1