Elektrischer Strom und Magnetfeld

Präsentation zum Thema: "Elektrischer Strom und Magnetfeld"—  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 Elektrische Stromstärke
Formel SI-Einheit Anmerkung 1 A=1 C/s „1 Ampère“ Elektrische Stromstärke, “Elektrischer Strom“ 1 s Zeitintervall 1 C Transportierte Ladung

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

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

7 Zwei „Funktionenfamilien“
Weg Geschwindigkeit Beschleunigung Ladung Stromstärke Änderung der Stromstärke

8 Das Magnetfeld von Strömen
Richtung des Stromflusses Magnetische Feldlinien

9 Versuch: Feldlinien um einen stromdurchflossenen Leiter

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

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 Lorentzkraft bei Bewegung senkrecht zur Feldstärke
Einheit 1 N Lorentzkraft 1 C Ladung 1 m/s Geschwindigkeit 1 T Magnetfeldstärke

14 Die magnetische Feldstärke
Formel Einheit Anmerkung 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“

15 Kraft auf zwei stromdurchflossene, gerade Leiter
Richtung des Stromflusses Magnetische Feldlinien 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 Gesetz Coulomb-Gesetz

21 Speziell: Biot-Savart Gesetz, skalar, für parallele Leiterstücke gleicher Länge mit Abstand r in rechtem Winkel d2F steht für einen „doppelt kleinen“ Kraftanteil von zwei kleinen Stücken dl

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