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Elektrischer Strom und Magnetfeld
„Magnetfelder haben mit Bewegung zu tun“
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Inhalt Definition der Stromstärke Strom und magnetisches Feld
Die Lorentzkraft Definition der magnetischen Feldstärke
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Elektrischer Strom Quotient, Zähler: Die in einem Zeitintervall transportierte elektrische Ladung, Nenner: Zeitintervall Die Stromstärke ist eine skalare Größe
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Elektrische Stromstärke
SI-Einheit Anmerkung 1 A = 1 C/s „1 Ampère“ Elektrische Stromstärke, “Elektrischer Strom“ 1 s Zeitintervall 1 C Transportierte Ladung
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Grundgrößen der Elektrizitätslehre
Si-Einheit Zeichen Name Definition Elek-trische Strom-stärke A Ampère Die Stromstärke in zwei parallel zueinander angebrachten Leitern im Abstand von 1m beträgt 1 A, wenn die Ströme, bezogen auf die Länge 1m, die Kraft N aufeinander ausüben Licht-stärke cd Candela Lichtstrom, der von 1/60 cm2 eines schwarzen Körpers bei 2042 K, der Schmelztemperatur von Platin, ausgeht
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Versuch: Feldlinien um einen stromdurchflossenen Leiter
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Das Magnetfeld von Strömen
Richtung des Stromflusses Magnetische Feldlinien
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Versuch: Stromdurchflossener Leiter und Kompassnadel
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Um Strom führende Leitungen liegt ein Magnetfeld!
Jeder Strom ist von einem Magnetfeld umgeben
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Spezielle Eigenschaft des Magnetfelds: Die Lorentzkraft
Auf eine in einem Magnetfeld B mit Geschwindigkeit v bewegte Ladung q, also auf Ströme, wirkt eine Kraft, die „Lorentzkraft“ F Diese Kraft steht senkrecht zur Geschwindigkeit und zu der magnetischen Feldstärke
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Geladene Teilchen bewegen sich im Magnetfeld auf Kreisbahnen
Zentripetalkraft = Lorentzkraft Zentrifugalkraft
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Geladene Teilchen bewegen sich im Magnetfeld auf Kreisbahnen
Lorentzkraft bei Bewegung senkrecht zur Feldstärke Einheit 1 N Lorentzkraft 1 C Ladung 1 m/s Geschwindigkeit 1 T Magnetfeldstärke Geladene Teilchen bewegen sich im Magnetfeld auf Kreisbahnen
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Lorentzkraft, vektoriell
Einheit 1 N Lorentzkraft 1 C Ladung 1 m/s Geschwindigkeit 1 T Magnetfeldstärke
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Versuch: Stromdurchflossener Leiter in einem starken Magnetfeld
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Eine Strom führende Leitung wird aus dem Magnetfeld gedrängt
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Die magnetische Feldstärke
Einheit B = F / ( v · q ) 1 Vs/m2 = 1 T (1 Tesla) Magnetische Feldstärke F 1 N Kraft auf eine mit Geschwindigkeit v senkrecht zum Feld bewegte Ladung v 1 m/s Geschwindigkeit q 1 C Elektrische Ladung Richtung der Kraft: Lorentz Kraft
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Zusammenfassung Elektrische Stromstärke: Quotient, transportierte Ladung Q durch Zeit t : I = Q / t [A] Jeder Strom ist von kreisförmigen Magnetfeldlinien umgeben An einem Ort mit magnetischer Feldstärke B wirkt auf eine mit Geschwindigkeit v bewegte Ladung Q eine Kraft F = v · Q · B [N] Richtung der Kraft („Lorentzkraft“) für eine positive Ladung: Senkrecht sowohl zu B als auch zu v (Rechte Hand Regel) Magnetische Feldstärke: Quotient B = F / (v · Q) [T] Zähler: Lorentzkraft auf die bewegte Ladung Nenner: Für die Kraft im Feld notwendige Eigenschaft des Probekörpers, hier: Ladung mal Geschwindigkeit
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Finis
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