LV002:LV-Uebersicht/Videos/Magnetfeld von elektrischen Strömen

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Inhaltsverzeichnis

Video zum Oersted-Versuch

  • Theoretische Grundlagen - stromdurchflossene Leiter, Zusammenhang von Elektrizität und Magnetismus
  • Video - Betrachtung von Magnetfeldlinien bei unterschiedlichen Leiteranordnungen

Theorie

Magnetfeld eines stromdurchflossenen Leiters

Oersted gelang es erstmals(1820), dank seinen Versuch, eine Verbindung zwischen Elektrizität und Magnetismus nachzuweisen. Dazu betrachtete er folgende Anordnung:

Eine Kompassnadel befinde sich in der Nähe eines nicht-stromdurchflossenen Leiters. Der Leiter und die Kompassnadel seien in paralleler Konstellation zueinander. Schickt man nun Strom durch den Leiter, so wird sich zeigen, dass die Kompassnadel von ihrer Nord/Süd-Richtung abgelenkt wird. Schaltet man den Strom wieder ab, so richtet sich die Kompassnadel wieder in ihrer üblichen Richtung aus.

Oersted interpretierte dies anfänglich, dass die Kompassnadel elektrostatisch aufgeladen sein müsste. Als er diese Annahme aber widerlegt hatte, war nur noch eine Erklärung für dieses Phänomen sinnvoll:

Ein stromdurchflossener Leiter erzeugt ein Magnetfeld und ist von diesem umgeben.


Rechte-Hand Regel

Die Ablenkung der Nadel ist damit zu erklären, dass das Magnetfeld der Kompassnadel mit dem vom Leiter erzeugten Magnetfeld wechselwirken muss. Um die Richtungsablenkung der Nadel zu bestimmen, verwendet man die Rechte-Hand-Regel(Vorsicht: Verwendung von technischer Stromrichtung - geht von Plus nach Minus). Folgedessen kehrt sich die Richtung des Magnetfeldes bei Umpolung des Stromflusses um. Die Feldlinien des Magnetfeldes, welche ebenfalls die Richtung des Magnetfeldes beschreiben, sind in sich geschlossen und bilden konzentrische Kreise, welche senkrecht zum Leiter stehen.

Genauso wie das von einem stromdurchflossenen Leiter erzeugte Magnetfeld auf einen Permanentmagneten wirkt, wirkt auch ein äußeres Magnetfeld auf einen stromdruchflossenen Leiter. Siehe dazu auch die Videoseite Video zum Faraday'schen Horn.

Versuchsbeschreibung

In diesem Versuch werden die Feldlinien eines vom stromdurchflossenen Leiters erzeugten Magnetfeldes dargestellt.

  1. Um die Feldlinien dar zu stellen, wurden Stromleiter in unterschiedlicher Anordnungen auf Plexiglas montiert, welches sie auch durchdringen.
  2. Danach gibt man Eisenfeilspäne auf das Plexiglas und schaltet den Strom ein.
  3. Durch leichtes Klopfen und Rütteln der Plexiglasscheibe zeigt sich, dass sich die Eisenfeilspäne konzentrisch um die Stellen anordnet, an denen der Leiter das Plexiglas durchdringt - rund um einen Leiter muss sich demnach also ein kreisförmiges Magnetfeld ausgebildet haben.
  4. Bei einer Spulenform des Leiters ist zu erkennen, dass dieses Magnetfeld dem eines Dipols gleicht.
  5. Für eine ringförmige Spulenanordnung ergibt sich ein Magnetfeld, welches dem eines Ringmagneten äquivalent ist.

Geräteliste

  • Eisenfeilspäne
  • durchsichtiges Plexiglas mit verschiedenen Stromleiteranordnungen
  • Spannungsquelle

Video betrachten

Probleme bei der Videobetrachtung

Ergebnis

Der Versuch führt zu den folgenden Resultaten, dass sich rund um einen stromdurchflossenen Leiter ein konzentrisches Magnetfeld ausbildet.

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