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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 Definition der magnetischen Feldstärke

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

4 SI-EinheitAnmerkung 1 A = 1 C/s 1 Ampère Elektrische Stromstärke, Elektrischer Strom 1 sZeitintervall 1 C Transportierte Ladung Elektrische Stromstärke

5 Größe Si-Einheit ZeichenNameDefinition Elek- trische Strom- stärke AAmpere 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 cdCandela Lichtstrom, der von 1/60 cm 2 eines schwarzen Körpers bei 2042 K, der Schmelztemperatur von Platin, ausgeht Grundgrößen der Elektrizitätslehre

6 Versuch: Feldlinien um einen stromdurchflossenen Leiter

7 Das Magnetfeld von Strömen Magnetische Feldlinien Richtung des Stromflusses

8 Versuch: Stromdurchflossener Leiter und Kompassnadel

9 Jeder Strom ist von einem Magnetfeld umgeben Um Strom führende Leitungen liegt ein Magnetfeld!

10 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 zu der Geschwindigkeit und zu der magnetischen Feldstärke

11 Zentripetalkraft = Lorentzkraft Zentrifugalkraft Geladene Teilchen bewegen sich im Magnetfeld auf Kreisbahnen

12 Einheit 1 NLorentzkraft 1 CLadung 1 m/sGeschwindigkeit 1 TMagnetfeldstärke Lorentzkraft bei Bewegung senkrecht zur Feldstärke Geladene Teilchen bewegen sich im Magnetfeld auf Kreisbahnen

13 Einheit 1 NLorentzkraft 1 CLadung 1 m/sGeschwindigkeit 1 TMagnetfeldstärke Lorentzkraft, vektoriell

14 Versuch: Stromdurchflossener Leiter in einem starken Magnetfeld

15 Eine Strom führende Leitung wird aus dem Magnetfeld gedrängt

16 Einheit B = F / ( v · q ) 1 Vs/m 2 = 1 T (1 Tesla) Magnetische Feldstärke F1 N Kraft auf eine mit Geschwindigkeit v senkrecht zum Feld bewegte Ladung v1 m/s Geschwindigkeit q1 C Elektrische Ladung Die magnetische Feldstärke Richtung der Kraft: Lorentz Kraft

17 Anwendung im EKG von Einthoven (1903) Nobelpreis 1924 Quelle für Bild und Text, mit freundlicher Genehmigung des Autors:

18 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: Ladung mal Geschwindigkeit

19 Einthovens EKG mit Saitengalvanometer (1903) finis Magnetfeld (Prinzip, Signal stark vereinfacht) Die Lorentzkraft bewegt den Draht, abhängig vom Stromfluss


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