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Elektrischer Strom und Magnetfeld „Magnetfelder haben mit Bewegung zu tun“

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Präsentation zum Thema: "Elektrischer Strom und Magnetfeld „Magnetfelder haben mit Bewegung zu tun“"—  Präsentation transkript:

1 Elektrischer Strom und Magnetfeld „Magnetfelder haben mit Bewegung zu tun“

2 Inhalt Definition der Stromstärke Strom und magnetisches Feld Die Lorentzkraft Kraft zwischen zwei stromdurchflossenen Drähten Das Biot-Savart-Gesetz

3 Elektrischer Strom Quotient, Zähler: Die in einem Zeitintervall transportierte elektrische Ladung, Nenner: Zeitintervall Die Stromstärke ist eine skalare Größe

4 FormelSI-EinheitAnmerkung 1 A=1 C/s „1 Ampère“ Elektrische Stromstärke, “Elektrischer Strom“ 1 s Zeitintervall 1 C Transportierte Ladung Elektrische Stromstärke

5 Diese drei Funktionen sind über ihre zeitlichen Ableitungen miteinander verknüpft LadungStromstärke Änderung der Stromstärke Ladung, Stromstärke und Änderung der Stromstärke

6 WegGeschwindigkeitBeschleunigung Weg, Geschwindigkeit und Beschleunigung Diese drei Funktionen sind über ihre zeitlichen Ableitungen miteinander verknüpft Zur Erinnerung

7 WegGeschwindigkeitBeschleunigung LadungStromstärke Änderung der Stromstärke Zwei „Funktionenfamilien“

8 Das Magnetfeld von Strömen Magnetische Feldlinien Richtung des Stromflusses

9 Versuch: Feldlinien um einen stromdurchflossenen Leiter

10 FormelSI Einheit 1 T Magnetische Feldstärke um einen geraden Leiter 1 A Stromstärke 1 m Abstand vom Leiter 1 Vs/Am Magnetische Feldkonstante Stromdurchflossene, gerade Leiter sind von kreisförmigen, geschlossenen Feldlinien umgeben

11 Spezielle Eigenschaft des Magnetfelds: Die Lorentzkraft Auf eine in einem Magnetfeld B mit Geschwindigkeit v bewegte Ladung q, also auf Ströme, wirkt die „Lorentzkraft“ F Die Kraft steht senkrecht zu Geschwindigkeit und magnetischer Feldstärke

12 Die Lorentzkraft führt ein in einem homogenen Magnetfeld bewegtes geladenes Teilchen auf eine Kreisbahn Das Magnetfeld werde eingeschaltet, die Feldrichtung weise in die Bildebene

13 Einheit 1 NLorentzkraft 1 CLadung 1 m/sGeschwindigkeit 1 TMagnetfeldstärke Lorentzkraft bei Bewegung senkrecht zur Feldstärke

14 FormelEinheitAnmerkung Magnetische Feldstärke: Quotient aus der Kraft auf eine mit Geschwindigkeit v senkrecht zum Feld bewegte elektrische Ladung und dem Produkt aus Geschwindigkeit und dem Betrag der Ladung Die Richtung der Kraft ist die der „Lorentzkraft“ Die magnetische Feldstärke

15 Kraft auf zwei stromdurchflossene, gerade Leiter Magnetische Feldlinien Richtung des Stromflusses Lorentzkraft

16 Kräfte auf stromdurchflossene Leiter

17 Versuch zu Kräften zwischen stromdurchflossenen Leitern

18 Das Kraft Gesetz von Biot-Savart Offenbar wirkt zwischen stromdurchflossenen Leiterstücken eine Kraft In Analogie zum Coulomb-Gesetz ist das Biot-Savart Gesetz formuliert

19 Das Biot-Savart Gesetz Schreibweise für Betrag und Richtung

20 Zum Biot-Savart Gesetz Die Kraft, die zwei kurze, stromdurchflossene Leiterstücke durch ihre magnetische Wechselwirkung aufeinander ausüben, entspricht formal der Coulomb-Kraft für ruhende Ladungen Biot-Savart GesetzCoulomb-Gesetz

21 Speziell: Biot-Savart Gesetz, skalar, für parallele Leiterstücke gleicher Länge mit Abstand r in rechtem Winkel d 2 F steht für einen „doppelt kleinen“ Kraftanteil von zwei kleinen Stücken dl

22 Speziell: Biot-Savart Gesetz, skalar, für parallele Leiterstücke mit Abstand r Formal analog zur der Coulomb-Kraft für ruhende Ladungen Biot-Savart GesetzCoulomb-Gesetz


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