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WorksheetsExphys1_Quiz15
Total questions: 11
Worksheet time: 8mins
Magnetismus in Materie
kann vom Spin der Elektronen erzeugt werden
ist mit der klassischen Physik erklärbar
beruht auf quantenmechanischen Effekten
kann vom Bahndrehimpuls der Elektronen erzeugt werden
Magnetisches Moment
alle geladenen Elementarteilchen haben ein magnetisches Moment
das magnetische Moment eines Atoms setzt sich aus dem Moment der Elektronen und dem Moment des Atomkerns zusammen
das magnetische Moment eines nur mit einem Elektron besetzten Atomorbital ist Null
das magnetische Moment des Kerns ist von Null verschieden, aber nicht messbar
Die atomaren magnetischen Momente
sind ohne äußeres Magnetfeld aufgrund thermischer Effekte ungeordnet
richten sich im äußeren Magnetfeld aus
sind in den sogenannten Weiß’schen Bezirken parallel ausgerichtet
sind in den sogenannten Weiß’schen Bezirken ungeordnet
von benachbarten Weiß’schen Bezirken sind immer antiparallel ausgerichtet
Ferromagneten
haben immer ungepaarte Elektronen
verstärken jedes beliebig große Magnetfeld durch Ausrichtung der Weiß’schen Bezirke
sind immer Permanentmagneten (d.h. ohne äußeres Magnetfeld magnetisch)
sind die Metalle Eisen (Fe), Nickel (Ni) und Cobalt (Co) (3d-Elemente) und einige ihrer Legierungen
sind außer den reinen 3d-Elementen nur die reinen 5d-Elemente Gadolinium (Gd) und Samariter (Sm)
Die relative Permeabilität µ
beschreibt die Magnetisierung eines Materials in einem äußeren Magnetfeld: B=µBext
ist immer > 1
ist bei ferromagnetischen Materialen >> 1
kann bei diamagnetischen Materialen < 0 werden
ist bei paramagnetischen Materialen > 1
In einem Magnetfeld
wirkt die Lorentzkraft auf bewegte Ladungen
wirkt ein Drehmoment auf ein magnetisches Moment
wirkt ein Drehmoment auf eine Leiterschleife, auch wenn gerade kein Strom fließt
das nicht homogen ist, wirkt auf einen magnetisierbaren Körper eine Kraft in der Richtung des Feldgradienten
das nicht homogen ist, wirkt auf einen magnetisierbaren Körper eine Kraft senkrecht zum Feldgradienten
Die Lorentzkraft in einem homogenen Magnetfeld B
auf eine Ladung q mit der Geschwindigkeit v lautet: FL=q v×B
auf einen Leiter der Länge und Richtung x mit Strom I lautet: FL=I B×x
führt zu einer Erhöhung der Geschwindigkeit einer Ladung q
führt zur Ablenkung einer Ladung q auf eine Kreisbahn
steht senkrecht auf der Bewegungsrichtung der Ladung und auf B
Bei der Drei-Finger-Regel
ist der Daumen die technische Stromrichtung
ist der Daumen die Bewegungsrichtung von negativen Ladungen
ist der Zeigefinger die resultierende Lorentzkraft FL und der Mittelfinger die Richtung des B -Feldes
ist der Zeigefinger die Richtung des B -Feldes und der Mittelfinger die resultierende Lorentzkraft FL
müssen alle Finger aufeinander senkrecht stehen
Ladungen (q, Masse m, Energie E) bewegen sich im homogenen Magnetfeld (B=B)
auf einer Kreisbahn mit Radius r=qB2mE
mit der sogenannten Zyklotronfrequenz ω=rv=mqB , die unabhängig von der Energie der Ladung ist
mit der sogenannten Zyklotronfrequenz ω=rv=qmB , die unabhängig von der Energie der Ladung ist
immer langsamer, weil der Gradient des B -Feldes negativ ist
auf einer Kreisbahn, da die Lorentzkraft als Zentripetalkraft wirkt
Eine stromdurchflossene Drahtschleife in einem B -Feld erfährt ein Drehmoment,
das von ihrer Größe und Ausrichtung abhängig ist
das von der Anzahl ihrer Windungen abhängig ist
das von der Stromstärke abhängig ist
das maximal ist, wenn ihre Flächennormale und das B -Feld parallel sind
Ein Elektromotor
basiert auf der Lorentzkraft, die auf die Ladungsträger in einer Leiterschleife wirkt
rotiert nur, wenn das Magnetfeld alle halbe Umdrehung umgepolt wird
rotiert nur, wenn die Stromrichtung nach jeder Umdrehung umgepolt wird
kann nicht starten, wenn die Flächennormale der Leiterschleife parallel zum Magnetfeld ausgerichtet ist
