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2020 | OriginalPaper | Buchkapitel

7. Magnetfelder konstanter Ströme

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Autor: Andreas Helzel

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

Erschienen in: Elektrodynamik an Schule und Hochschule

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Zusammenfassung

In den üblichen Lehrbüchern wird das Magnetfeld durch seinen Zusammenhang mit elektrischen Strömen definiert und eingeführt. In diesem Buch wurden die Größen für magnetische Felder anhand der magnetischen Polarisation eingeführt. Ein quantitatives Kraftgesetz für Magnetfelder, in dem alle Größen genau vorgegeben und bestimmt werden können, kann dagegen erst mithilfe elektrischer Ströme angegeben werden. Auch elektrische Ströme werden erst durch ihre magnetische Wirkung definiert. In diesem Kapitel wird im Detail das Verständnis des Magnetfeldes mit Flussdichte und Feldstärke in Schule und Hochschule diskutiert.

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Es wird für gewöhnlich ein Röhrchen aus Aluminium verwendet. Aluminium ist nicht ferromagnetisch und sehr leicht und erfährt in einem Magnetfeld keine Kraft ohne elektrischen Strom und kann sehr leicht ausgelenkt werden.

Ursache (elektrischer Strom), Vermittler (magnetisches Feld), Wirkung (Kraft).

Hier soll nicht weiter diskutiert werden, inwieweit sogenannte single-electron counting statistics genau das tun.

Das Ampere und das Coulomb wurden beispielsweise ursprünglich über die Masse von elektrolytisch abgeschiedenem Silber definiert.

Das entsprechende Kraftgesetz zwischen einem unendlich langen stromführenden Draht und einem stromführenden Draht der Länge l im Abstand d findet sich bei Bergmann/Schaefer: \(F/l=(\mu _0/2\pi )(I_1I_2/d)\). Dies ist insofern unrealistisch, als man unendlich lange Drähte benötigt.

Es ist denkbar, dass die entsprechende Gegenkraft die Strompfade des felderzeugenden Körpers verändert.

Die Bezeichnung der magnetischen Kraft alleine als Lorentzkraft kann als veraltet bezeichnet werden.

Genau genommen muss es sich nicht um ferromagnetische Materie handeln, es könnte auch dia- oder paramagnetische Materie mit einer bestimmten magnetischen Permeabilität \(\mu _r\) sein.

magnetische Monopole

Die Tatsache, dass bei der Induktion eigentlich die Flussdichte \(\vec {B}\) die entscheidende Größe ist, die im Karlsruher Physikkurs fehlt, wird dort in der Sekundarstufe I dadurch berücksichtigt, dass für die Spannungsinduktion nicht nur eine Änderung des Magnetfeldes

https://static-content.springer.com/image/chp%3A10.1007%2F978-3-662-61842-4_7/475234_1_De_7_IEq109_HTML.gif

, sondern auch der Magnetisierung

https://static-content.springer.com/image/chp%3A10.1007%2F978-3-662-61842-4_7/475234_1_De_7_IEq110_HTML.gif

als Ursache genannt wird. In der Sekundarstufe II werden dagegen zusätzlich die magnetische Flussdichte \(\vec {B}\) und der magnetische Fluss \(\Phi \) eingeführt.

Der Ausdruck „elektromotorisches Prinzip“ wird auch im Lehrplan für Rheinland-Pfalz im Zusammenhang mit der Induktion verwendet, jedoch nicht im zugehörigen Schulbuch Spektrum Physik [ 1].

Appel, Thomas, et al. 2016. Spektrum Physik S1 Rheinland-Pfalz. Braunschweig: Schroedel.

Bang, Gunter et al. 2012. Kuhn Physik SI Niedersachsen. Hrsg. Wilfried Kuhn und Rainer Müller. Braunschweig: Westermann.

Barmeier, Marion, und Hell, Klaus. 2013. Prisma Physik 9/10 Thüringen. Stuttgart: Klett.

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28.

Tipler, P. A., und Mosca Gene. 2015. Physik für Wissenschaftler und Ingenieure. Hrsg. Jenny Wagner. Berlin: Springer Spektrum.

Titel

Magnetfelder konstanter Ströme

Buch

Elektrodynamik an Schule und Hochschule

Print ISBN: 978-3-662-61841-7

Electronic ISBN: 978-3-662-61842-4

https://doi.org/10.1007/978-3-662-61842-4

DOI

https://doi.org/10.1007/978-3-662-61842-4_7

Autor:

Andreas Helzel

Verlag

Springer Berlin Heidelberg

Sequenznummer

Kapitelnummer

Kapitel 7