Magnetische Feldlinien sind nicht ganz einfach zu verstehen. Eins der Probleme ist, dass die Feldlinien oder die Richtung des Elektronenflusses häufig aus der Zeichenebene hinaus ⨀ oder in sie hinein ⊗ zeigen. Wir machen uns die Richtung mit Hilfe eines Dartpfeils klar.
Die Richtung der magnetischen Feldlinien bestimmen die Finger unserer linken Faust. Damit untersuchen wir die Feldlinien eines stromdurchflossenen Leiters und einer Leiterschleife.
Die magnetischen Feldlinien stehen meistens senkrecht auf den Leitern, in denen sich die Elektronen bewegen. Dies ist in einer Zeichenebene nicht einfach und vor allem nicht immer eindeutig zu zeichnen. Hier hilft uns eine Symbolik, die in der Elektrotechnik weltweit Anwendung findet:
⊙ Der Dartpfeil fliegt aus der Zeichenebene heraus.
⊗ Der Dartpfeil fliegt in die Zeichenebene hinein.
Aufgabe
- Notiere die Bedeutung der Symbole im Heft.
Die Linke-Faust-Regel
Halte den Daumen deiner linken Hand in Richtung des Elektronenflusses. Dann zeigen deine Finger die Richtung der magnetischen Feldlinien an. Eine Kompassnadel richtet sich immer mit dem Nordpol in Pfeilrichtung der Feldlinien aus.
Merke: Der Stromdurchflossene Leiter bildet ein kreisförmiges Magnetfeld ohne Nord- und Südpol aus. Solch ein Feld nennen wir Wirbelfeld.
Bildquelle: Modifiziert nach MikeRun, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons
Hinweis: Für Kreisströme gibt es die Umkehrung der Linken-Faust-Regel
Die Feldlinien einer Leiterschleife zeigen im Inneren der Leiterschleife alle in die selbe Richtung. Dort verstärken sie sich gegenseitig und bilden einen magnetischen Nord- und Südpol aus. Die Richtung des Nord- bzw. Südpols findest du mit der linken-Faustregel heraus (siehe oben).
Merke: Eine Leiterschleife bildet einen magnetischen Dipol mit klar definiertem Nord- und Südpol.
Die Feldlinien einer Spule zeigen im Inneren der Spule in die selbe Richtung und bilden dort parallele Feldlinien aus, die jeweils den selben Abstand zueinander haben. Solch ein Feld bezeichnen wir als homogenes Magnetfeld. Das Magnetfeld im Inneren der Spule ist zudem wesentlich stärker als im Äußeren. Wir erkennen diesen Umstand an der Dichte der Feldlinien.
Genau wie bei der Leiterschleife bildet sich wieder ein magnetischer Dipol mit klar definiertem magnetischen Nord- und Südpol aus. Die Richtung des Nord- bzw. Südpols findest du mit der linken-Faustregel heraus (siehe oben).
Merke: Das Feld einer stromdurchflossenen Spule ist im Inneren homogen und wesentlich stärker als im Äußeren. Es bildet sich ein magnetischer Dipol mit klar definiertem Nord- und Südpol. Die Feldlinien ähneln denen eines Stabmagenten.
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