Magnetische Feldstärke und magnetischer Fluss

Der Magnet

Ein Magnet hat immer einen Nord- und einen Südpol. Dabei stossen gleiche Pole einander ab, ungleiche ziehen einander an. Sowohl um einen Magnet als auch um einen stromdurchflossenen Leiter herum entstehen magnetische Felder.

Die Rechte-Faust-Regel

Um sich ein Magnetfeld bildlich vorstellen zu können, werden Feldlinien eingeführt. So findest du heraus, in welche Richtung die Feldlinien um einen stromdurchflossenen Leiter zeigen:

Vorgehen

1.	Richte den Daumen deiner rechten Hand in Stromrichtung aus (von + nach -)
2.	Schaue, in welche Richtung deine restlichen Finger zeigen, wenn du sie zur Faust schliesst

Physik; Magnetisches Feld; 1. Gymi; Magnetische Feldstärke und magnetischer Fluss

Dies ist auch schon die Richtung der Feldlinien. Der Nordpol eines kleinen Magneten würde in diese Richtung zeigen.

Die erste Formel

Die Stärke eines Magnetfeldes, das durch einen stromführenden Leiter entsteht, wird durch die magnetische Feldstärke B mit folgender Formel beschrieben.

$B = \dfrac {F}{I \cdot s}$

Symbolerklärung

$F$	Kraft auf einen Abschnitt des Leiters
$I$	Stärke des Stroms, der durch den Leiter fliesst
$s$	Länge des Leiters im Magnetfeld

Die Einheit der Feldstärke B ist Tesla (T).

$1 T = 1 \dfrac {N} {A \cdot m}$

Beispiel

Gegeben: Auf einen 150 cm langen Leiter wird bei einer Stromstärke von 2 Ampere eine Kraft von 6 Newton ausgeübt.

Gesucht: Berechne die magnetische Feldstärke!

Forme die Zentimeter in Meter um:

$150 cm = 1,5 m$

Setze die Werte in die Formel ein:

$B = \dfrac {6N} {2A \cdot 1,5m}$

Lösung: $\underline {Die \space magnetische \space Feldstärke \space beträgt \space also \space 2 \space T.}$

Der magnetische Fluss

Je näher die Feldlinien beieinander sind, desto stärker ist das Magnetfeld. Betrachten wir die Umgebung des Leiters: Die Feldlinien haben mehr Abstand, je weiter man sich vom Leiter entfernt. Das Magnetfeld ist also in der unmittelbaren Nähe des Leiters am stärksten. Der magnetische Fluss beschreibt, wie viele Feldlinien durch ein Gebiet der Grösse A fliessen. Im Gegensatz zum magnetischen Fluss beschreibt die magnetische Feldstärke die Wirkung des Feldes an einem bestimmten Ort. Die magnetische Feldstärke hängt mit der Dichte der Feldlinien zusammen und wird deshalb auch magnetische Flussdichte genannt.

Die zweite Formel

Wenn die Feldlinien senkrecht zur Fläche A verlaufen und das Magnetfeld homogen ist, können wir die magnetische Feldstärke mithilfe des magnetischen Flusses so berechnen:

$B = \dfrac {\Phi} {A}$

Symbolerklärung

$\Phi$	magnetischer Fluss
$A$	Grösse der Fläche

Die Einheit des magnetischen Flusses ist Weber (Wb).

Beispiel

Gegeben: Die magnetische Feldstärke, die von einem homogenen Magnetfeld ausgeht, das senkrecht zu einer Fläche der Grösse 10 m² verläuft, beträgt 5 mT.

Gesucht: Berechne den magnetischen Fluss!

Forme nach dem magnetischen Fluss um:

$\Phi = B \cdot A$

Setze die korrekten Werte in die Formel ein:

$\Phi = 0,005 \space T \cdot 10 \space m^2$ 

Lösung: $\underline {Der \space magnetische\space Fluss\space beträgt \space0,05 \space Wb.}$

In einem homogenen Feld, dessen Feldlinien senkrecht zur Fläche A verlaufen, gilt dann Φ = B∙A.

In einem homogenen Feld, dessen Feldlinien senkrecht zur Fläche A verlaufen, gilt dann Φ = B∙A.