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ruft ein Magnetfeld auf einen Leiter der Länge , der senkrecht zu den Feldlinien liegt und vom Strom durchflossen ist, die Kraft hervor, so hat das Feld die mag. Feldstärke




B wird auch als magnetische Induktion oder mag. Flussdichte oder mag. Feld bezeichnet

• zwei Hufeisenmagnet erhalten Polschuhe
• rechteckiger Drahtbügel wird in das Feld gebracht -> Drahtbügel ist mit einem Kraftmesser verbunden
• durch den Bügel fließt der Strom und hat er die Länge
• Feststellung:

Möglicher anderer Versuchsaufbau:

Auf Ladungsträger, die sich im Magnetfeld bewegen, wirkt die Lorentz-Kraft. Sie steht senkrecht auf der von der Bewegungsrichtung und der Feldrichtung aufgespannten Ebene und ist am größten, wenn Bewegung und  Feld senkrecht zueinander gerichtet sind. Die Drei-Finger-Regel gibt die Richtung der Lorentz-Kraft an.

•     braun'sche Röhre*   Hufheisenmagnet<div style="padding-left:5px;">Ergebnis: Elektronenstrahl wird durch den Magneten abgelenkt, der Leuchtpunkt auf dem Bildschirm wandert</div>

Hier wurde die Linke Hand verwendet!

Daumen: gibt Richtung des Stroms an: + nach - (technische Stromrichtung) - nach + (physikalische Stromrichtung) -> bei positiven Teilchen (Protonen/) zeigt der Daumen in Bewegungsrichtung / bei negativen Teilchen (Elektronen) zeigt der Daumen entgegen der Bewegungsrichtung

Zeigefinger: gibt die Feldrichtung an von N nach S

Mittelfinger: gibt die Lorentzkraft an

  für den Fall, dass das mag. Feld nicht senkrecht zur Bewegungsrichtung steht

Eine quaderförmiges, dünnes Plättchen der Dicke ist in Längsrichtung von einem Strom durchflossen. Durchsetzt ein Magnetfeld senkrecht das Plättchen, so wird senkrecht zur Strom- und senkrecht zur Feldrichtung die Hall-Spannung gemessen. Aus dem Vorzeichen der Hall Spannung kann das Vorzeichen der bewegten elektrischen Ladung bestimmt werden.


ist die Ladungsträgerdichte

ist die Höhe des "Kondenstarors



Herleitung Driftgeschwindigkeit verkürzt



die Elektronendichte wird durch berechnet /

ist die Querschnittsfläche des Plättchen-> Einsetzen










Einsetzen in obere Gleichung

Gleichsetzten

Umformen

Formel für die Bahngeschwindigkeit der Elektronen

Einsetzten

• Atome/Moleküle deren Masse bestimmt werden soll, werden durch elektrische Ladung ionisiert und beschleunigt
• Atome/Moleküle durchfliegen erst ein elektrisches und dann ein magnetische Feld

Für die Ablenkung gilt: und für die Kreisbahn

Herleitung: http://lp.uni-goettingen.de/get/text/5373

Gleichsetzten


Einsetzten

Versuch:

• lange Spule mit der Länge und den Windungen durch die der Strom fließt wird mit einer Hall-Sonde untersucht
• Untersuchung der Abhängigkeit von B zu
Ergebnis:
• es liegt eine homogenes Magnetfeld vor, da sich die einzelnen Magnetfelder der Teilwindungen überlagern und sich addieren
• außerhalb der Spule wird das Magnetfeld überwiegend ausgelöscht
• 
• 
• 

Im Allgemeinen gilt:

bezeichnet die stark magnetische Eigenschafte von Metallen. Mit zunehmender Spulenstärke erreicht B von Eisen ein Sättigung


wird als Permeabilität bezeichnet

Ändert sich das Magnetfeld in einer Spule, sei es durch die Relativbewegung der Spule zu einem Magneten oder durch den Auf- und Abbau des Feldes (Stromstärke-Änderung) in der Spule, so wird eine Spannung induziert. Diese ruft den Induktionsstrom hervor.

Vorteil: die elektromagnetische Induktion kann mechanische Energie in elektr. Energie umwandeln.

Der Induktionsstrom ist stets so gerichtet, dass er seiner Ursache entgegenwirkt.

Beispiel: Thomson'scher Ringversuch
Sobald der Spulenstrom eingeschaltet wird, schwingt der Ring von der Spule weg, unabhängig von den Polen der Spannungsquelle. #
Erklärung: Der Ring dient als eine Miniaturspule, sobald Strom durch die Spule fließt, wird der Eisenkern magnetisiert und im Ring wird ein Strom induziert, dessen Feld dem Magnetfeld des Eisenkerns entgegenwirkt. Der Ring wird aus dem Magnetfeld des Eisenkerns hinausgetrieben.

Versuch:

• Induktionsspule befindet sich im Innern einer Feldspule
• Induktionsspule wird an Computermesssystem angeschlossen
• Feldspule ist an einen Funktionsgenerator angeschlossen

Zusammenfassen:
Durch die Lenz'sche Regel gilt aber:

eine Leiterschleife hat die Breite und wird mit der Geschwindigkeit aus einem konstanten Magnetfeld herausgezogen



wenn n=1 dann gilt

Der magnetische Fluss in einer Fläche ist das Produkt aus dieser Fläche und der Feldstärke B, deren Feld senkrecht durch die Fläche tritt:
Die Feldstärke B wird durch die Dichte der Feldlinien dargestellt.

Daumen: Bewegungsrichtung des Leiters
Zeigefinger: Richtung der magnetischen Feldlinien
Mittelfinger: zeigt Richtung des Stromflusses der positiven Teilchen an.

durch die Induktion in einer Leiterschleife wird die Lorentzkraft auf die Elektronen ausgeübt

elekt. Kraft = Lorentzkraft

 

• zwei parallel geschaltete Glühlampen
• über Schalter an Gleichstromquelle (12V) angeschlossen
• im oberen Zwei ist eine Spule mit Eisenkern
• im unteren Zweig befindet sich ein Widerstand, der genau so groß ist wie die Spule und dazu noch eine Diode
• zur Spule ist eine Glimmlampe parallel geschaltet, zündet bei 80V

Beobachtung: Beim Einschalteten leuchtet die oberen Lampe im Zweig der Spule etwas später, beim Ausschalten leuchtet die Glimmlampe kurz auf

Erklärung:
Strom verursacht magnetischen Fluss -> durch die Stromänderung beim Einschalten wird eine Spannung induziert.
Durch die Lenz'sche Regel wird das Anwachsen des Stromes/Magnetfeldes verzögert.
Beim Ausschalten wird durch den Widerstand eine so große Änderung des Stroms/magnet. Flusses hervorgerufen, dass die Glimmlampe zündet. Diode verhindert ein Abfließen in den unteren Zweig.

Durch die Maschenregel gilt:

Gleichung ableiten nach (t)
  Beim Entladevorgang , dazu fällt beim Ableiten weg, da es eine Konstante ist





Einsetzten


Ansatz:

Einsetzten

        

            

      

Eine Stromänderung in einer Spule ändert den magnetischen Fluss dieser Spule, wodurch eine Spannung induziert wird. Nach der Lenz'schen Regel ist die Induktionsspannung der Stromänderung entgegen gesetzt. Dieser Vorgang wird als Selbstinduktion bezeichnet.

- da die induzierte Spannung der Stromänderung entgegen gerichtet ist.




-> Da B und A konstant sind, kann sich nur noch ändern

(1)
(2)



in (2) und einsetzten





alles in (1) einsetzten