Zusammenhang zwischen Elektrizität und Magnetismus

Historischer Hintergrund

• Bis ins 19. Jahrhundert: Elektrizität und Magnetismus als unabhängige Phänomene angesehen.
• Christian Ørsted: Überzeugt von einem einheitlichen System der Natur.
• Ørsted entdeckte 1820 den Zusammenhang zwischen Elektrizität und Magnetismus während einer Vorlesung.

Ørsteds Experiment

• Ein Draht wird parallel zu einer Kompassnadel gespannt.
• Beim Fließen von Strom lenkt sich die Kompassnadel im rechten Winkel ab.
• Schlussfolgerung: Der Strom erzeugt um den Draht ein Magnetfeld.

Eigenschaften des Magnetfelds

• Magnetfeldlinien: Geschlossene konzentrische Kreise um den Leiter.
• Fehlen von Polen: Diese Magnetfelder werden als Wirbelfelder bezeichnet.
• Linke Faustregel: Um die Richtung der Feldlinien zu bestimmen.

Verstärkung der magnetischen Wirkung

• Kräftige Ströme notwendig, um messbare Effekte zu erzeugen.
• Leiterschleifen und Spulen erhöhen die magnetische Wirkung.
• Anwendung der Linken Faustregel auf Spulen zeigt Richtung der Feldlinien.

Spulen und Elektromagneten

• Mehrere Leiterschleifen nebeneinander ergeben Spulen.
• Spulen erzeugen Magnetfelder ähnlich einem Stabmagneten.
• Spulen mit Eisenkern erhöhen die magnetische Wirkung erheblich (10.000-fach).

Elektromagnete

• Elektromagnet: Spule mit Eisenkern, die ein Magnetfeld aufbaut.
• Magnetfeld ähnelt dem eines Stabmagneten mit Nord- und Südpol.
• Magnetische Wirkung verschwindet, wenn der Strom unterbrochen wird.

Dauermagnete

• Bestimmte Stoffe werden zu Dauermagneten, wenn sie einem starken Magnetfeld ausgesetzt sind.
• Materialqualität bestimmt die Stärke und Beständigkeit der Dauermagnete.
• Beste Legierung: Eisen, Bor, Neodym.

Zusammenfassung

• Stromfluss durch einen Draht erzeugt ein Magnetfeld.
• Spulen und insbesondere Elektromagnete verstärken die magnetische Wirkung erheblich.
• Dauermagnete verlieren bei Überhitzung ihre magnetischen Eigenschaften.