Magnetismus eine kurze Einführung Hugo Keller 31.03.2017 Magnetismus eine kurze Einführung Hugo Keller Supraleitung und Magnetismus im Physikunterricht Weiterbildungskurs 1. Februar 2013

Geschichte des Magnetismus 31.03.2017 Geschichte des Magnetismus Der Legende nach war der alte griechische Schäfer Magnes der erste Mensch, der das Phänomen des Magnetismus bemerkt hat. Er ließ vor etwa 4000 Jahren seine Herde in der Magnesia genannten Region im Norden Griechenlands weiden. Man sagt, dass die Nägel seiner Schuhe und die Metallspitze seines Stocks an einem großen schwarzen Stein kleben blieben. Diese Steine wurden "Magnetit" genannt, in Anlehnung an Magnesia oder Magnus. Die ersten schriftlichen Erwähnungen des Magnetismus stammen von Lucretius aus dem ersten Jahrhundert vor Christus. Wegen der wundersam scheinenden Kräfte des Magnetit hielt sich sehr lange der Aberglaube, nach dem von diesen Steinen magische Kräfte ausgehen, die Krankheiten heilen, böse Geister vertreiben, und aus Eisen hergestellte Schiffe auflösen können. Im Gegensatz zum Bernstein (versteinertes Harz) kann Magnetit Objekte anziehen ohne vorher gerieben worden zu sein. Das machte diesen Stein sehr viel magischer. Dieser Stein zieht nicht nur Objekte an. Eine Eisennadel wird durch die Berührung mit Magnetit selbst "magnetisch". Um das Jahr 1000 nach Christus fanden die Chinesen heraus, dass eine solcheNadel sich nach Norden ausrichtet wenn sie frei drehbar aufgehängt wird. Damit war der Kompass erfunden. Aber man war noch weit vom wissenschaftlichen Verständnis des Phänomens entfernt. Erste systematische Untersuchungen begannen erst um 1600 mit den Experimenten von William Gilbert, einem englischen Arzt und Physiker.

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31.03.2017 med131

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31.03.2017 Elektrostatik med127

Elektrisches Feldlinienbild einer Punktladung 31.03.2017 Elektrisches Feldlinienbild einer Punktladung med125

Elektrischer Dipol (Feldlinienbild) 31.03.2017 Elektrischer Dipol (Feldlinienbild) med124

Elektrische Ladungen in Bewegung 31.03.2017 Elektrische Ladungen in Bewegung Ladung in Ruhe ⇒ E-Feld Ladung in Bewegung (v = konst.) ⇒ B-Feld Ladung in Bewegung (v ≠konst., beschleunigt) ⇒ E(t)-Feld und B(t)-Feld elektromagnetische Strahlung

Ströme und Magnetfelder 31.03.2017 Ströme und Magnetfelder

Entdeckung von H.C. Oersted (1820): 31.03.2017 Entdeckung von H.C. Oersted (1820): Ein Strom durchflossener Leiter erzeugt ein Magnetfeld

Magnetfeld eines stromführenden Drahtes 31.03.2017 Magnetfeld eines stromführenden Drahtes magnetische Feldlinien sind geschlossen ⇒ B-Feld ist Wirbelfeld med153

Magnetfeld einer Spule 31.03.2017 Magnetfeld einer Spule med154

Typische Grössenordnungen einiger Magnetfelder 31.03.2017 Typische Grössenordnungen einiger Magnetfelder Oberfläche eines Neutronensterns 108 T Grosser Elektromagnet 1.5 T Erdoberfläche 10-4 T interstellarer Raum 10-10 T magnetisch abgeschirmter Raum 10-14 T

Magnetfeld/Induktion 31.03.2017 Magnetfeld/Induktion

Induktionsgesetz von Faraday (1831) 31.03.2017 Induktionsgesetz von Faraday (1831) Die in einer Leiterschleife induzierte Spannung (EMK) Uind ist gleich der negativen zeitlichen Änderung des magnetischen Flusses  durch die von der Leiterschleife berandete Fläche:

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31.03.2017 Lenzsche Regel med151

Anwendungen des Induktionsgesetzes 31.03.2017 Anwendungen des Induktionsgesetzes Transformator Wechselstromgenerator/motor Hochfrequenztechnik Radio- und TV-Technik Nachrichtentechnik Sensorik - etc.

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Maxwell-Gleichungen elektrische Ladungen sind Quellen des E-Feldes 31.03.2017 Maxwell-Gleichungen elektrische Ladungen sind Quellen des E-Feldes B-Feld hat keine Quellen (keine magnetischen Monopole) Gesetz von Ampère Induktionsgesetz von Faraday

elektromagnetische Wellen 31.03.2017 elektromagnetische Wellen

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31.03.2017 Materie im Magnetfeld

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diamagnetisch paramagnetisch ferromagnetisch 31.03.2017 diamagnetisch paramagnetisch ferromagnetisch He Al Fe N2 Na Co Ag O2 Ni Bi Gd2O3 Permalloy

Magnetische Materialien 31.03.2017 Magnetische Materialien

Diamagnetischer Frosch 31.03.2017 Diamagnetischer Frosch

Ursache des Magnetismus in Materie 31.03.2017 Ursache des Magnetismus in Materie Die magnetischen Eigenschaften von Materialien lassen sich nur im Rahmen der Quantenmechanik verstehen. Dabei spielen drei Eigenschaften des Elektrons eine entscheidende Rolle: Das Elektron hat eine elektrische Ladung Die Elektronen in Atomen haben einen Bahndrehimpuls Die Elektronen in Atomem haben einen Eigendrehimpuls (Spin). Der Spin kommt in der klassischen Physik nicht vor

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31.03.2017 Ferromagnet

31.03.2017 Vielen Dank!