Inhaltsverzeichnis
Versuchsdurchführung
a) Definition des magnetischen Nordpols
An einer Kompassnadel ist derjenige Pol, der in die geografische Nordrichtung zeigt, der magnetische Nordpol.
Der magnetische Pol der Erde, der in der Nähe des geografischen Nordpols liegt, ist ein magnetischer Südpol.
b) Das Magnetfeld ist ein Axial-Vektor
\(\vec{H} = \frac{1}{4\pi} \int \frac{\vec{ds}\times \vec{r}}{r^3}\)
(Gesetz von Laplace, auch Biot-Savart, für Drahtförmige Leiter „rechte-Hand-Regel“, „Korkenzieher-Regel“)
c) Farbkonvention
\(N=+=rot\)
\(S=-=grün\)
Aber beim Kompass:
Nordpol = dunkelblau
Südpol = hell, blank
d) Magnetfeld durch Stromfluss
In einem Gleichstromkreis fließt ein Strom von etwa 5A. Bringt man eine Kompassnadel direkt unter ein längeres gerades Leiterstück, so stellt sie sich quer zum Draht. Dies gilt auch, wenn man den Strom statt durch einen Draht, durch eine wässrige NaCl-Lösung oder durch das Plasma einer Gasentladungsröhre (Leuchtstoffröhre) schickt.
- Elektrische Ströme erzeugen magnetische Felder, unabhängig von der Natur der Ladungsträger
e) Magnetfeld um geraden Leiter
Eine durchsichtige Kunststoffscheibe (Durchmesser = 20cm) mit zentraler Bohrung ist in einer horizontalen Ebene drehbar. Die vertikale Achse Bildet ein stromdurchflossener Draht (20A). Auf der Scheibe sind in gleichem Abstand von der Drehachse einige kleine Kompassnadeln aufgestellt. Ohne Strom zeigen alle Kompassnadeln in die lokale Nordrichtung. Mit Strom schwenken alle Kompassnadeln in eine Richtung quer zum Draht.
f) Hallsonde
Mit einer Hallsonde lässt sich zeigen:
- Feldrichtung = konzentrische Kreise um den Draht
- Feldstärke nimmt mit 1/r nach außen ab
- \(H=\frac{I}{2\pi r}=64 \frac{A}{m}\Longrightarrow B=\mu _{0} \cdot H = 0,8 \cdot 10^{-4} T\)
