DW EditSeite anzeigenÄltere VersionenLinks hierherAlles aus-/einklappenNach oben Diese Seite ist nicht editierbar. Sie können den Quelltext sehen, jedoch nicht verändern. Kontaktieren Sie den Administrator, wenn Sie glauben, dass hier ein Fehler vorliegt. CKG Editor ~~NOTOC~~ ====== 1. Das magnetostatische Feld ====== --> 1.1 Magnetische Erscheinungen # --> Ziele und Video # <WRAP group> <WRAP half column> ==== Ziele ==== Nach dieser Lektion sollten Sie: - wissen, dass zwischen Magnetpolen Kräfte wirken und die Richtung der Kräfte kennen. - wissen, dass sich um einen stromdurchflossenen Leiter ein magnetisches Feld bildet. - die Feldlinien des magnetischen Feldes skizzieren können. Dabei wissen Sie welche Richtung das Feld hat und wo das Feld am dichtesten ist. </WRAP> <WRAP half column> ==== Video ==== Einführung in magnetische Felder {{youtube>pmmmwLuc2ns}} Visualisierung magnetischer Felder {{youtube>lM_ogtchwNc?start=79}} Überlagerung magnetischer Felder (nur bis 04:08) {{youtube>qAOfVXJMxk8?end=248}} </WRAP> </WRAP> <-- --> Aufgaben # === Aufgabe 1 === <WRAP group> <WRAP half column> <quizlib id="quiz" rightanswers="[['a0'],['a2'], ['a2'], ['a0'], ['a1'], ['a2']]" submit="Check Answers"> <question title="1. Mit welcher Hand lässt sich aus Strömen die Magnetfeldrichtung herleiten?" type="radio"> Die rechte Hand| Die linke Hand</question> <question title="2. Wie sind bei der Herleitung aus 1. die Finger zuzuordnen?" type="radio"> Daumen für Stromrichtung, restliche Finger für Magnetfeldrichtung | Daumen für Magnetfeldrichtung, restliche Finger für Stromrichtung| beide Möglichkeiten sind richtig </question> <question title="3. Zwei stromdurchflossene Leiter liegen parallel und nahe beieinander. Der Strom in beiden fließt in die gleiche Richtung. Welche Kraftwirkung ist zu sehen?" type="radio"> keine | Die Leiter ziehen sich an | Die Leiter stoßen sich ab</question> <question title="4. Zwei stromdurchflossene Leiter liegen rechtwinklig aufeinander. Durch beide fließt Strom. Welche Kraftwirkung ist zu sehen?" type="radio"> keine | Die Leiter ziehen sich an | Die Leiter stoßen sich ab</question> <question title="5. Wie verläuft das Magnetfeld im Inneren der Erde bzw. eines Permanentmagneten?" type="radio"> vom magnetischen Nordpol zum Südpol | vom magnetischen Südpol zum Nordpol | das Innere ist feldfrei</question> <question title="6. An welchem Ort einer stromdurchflossenen Spule sind die Feldlinien am dichtesten?" type="radio"> am magnetischen Nordpol | am magnetischen Südpol | im Inneren der Spule | an beiden Polen </question> </quizlib> </WRAP> <WRAP half column> ++++Tipp zu 1| Bei St<fs large>__**R**__</fs>omfluss nutzt man welche Hand? ++++ ++++Tipp zu 2| * Stellen Sie sich eine Spule mit einer Wicklung bildlich vor, oder malen Sie es auf. * Nun denken Sie sich ein erzeugtes Feld durch diese dazu. Welche Richtung muss der verursachende Strom haben? Passt dies zur Faustregel? * Im Anschluss versuchen sie es andersherum: Wenn ein Strom gegeben ist, wo gehen dann die Feldlinien hinein und wo heraus? Welche Pole entstehen dort? ++++ ++++Tipp zu 3| Siehe 3. Video * Stellen Sie sich die beiden Drähte bildlich vor, oder malen Sie es auf. * In welche Richtung würde das äußere Feld jeweils laufen? * Das Feld ist ein lineares Vektorfeld. Aus mehreren Einzelfeldern kann also durch Addition das Gesamtfeld erzeugt werden. Wird die Addition des Feldes dazwischen größer, oder kleiner? ++++ ++++Tipp zu 4| * Stellen Sie sich zunächst nochmal die parallelen Drähte vor. Was passiert bei gleich und was bei entgegen gerichteten Stromfluss? Sind die entstehenden Kräfte betragsmäßig gleich? * Die Stromrichtungsumkehr kann man nun auch statt durch ändern des Stroms durch Drehen des Drahtes erzeugen - gerade so, dass beim Drehen zwischenzeitlich die Drähte senkrecht aufeinander liegen. * Wenn nun bei parallelen Drähten und unterschiedlicher Stromrichtung die betragsmäßig gleiche Kraft entsteht. so ist dies auch bei jedem Winkel dazwischen (Ausführlich über Integration der Kraft über einzelne Drahtstücke). * Dann muss es aber einen Punkt geben bei der die Kraft 0 wird. ++++ ++++Tipp zu 5| * Die magnetischen Feldlinien müssen geschlossen sein. * Vergleichen Sie den Feldverlauf zwischen Spule und Permanentmagnet. ++++ ++++Tipp zu 6| * Im Video 1 ist der Verlauf außerhalb und innerhalb der Spule zu sehen. ++++ </WRAP> </WRAP> <-- <-- --> 1.2 Das Ampere'sche Kraftgesetz, magnetische Flussdichte # --> Ziele und Video # <WRAP group> <WRAP half column> ==== Ziele ==== Nach dieser Lektion sollten Sie: - das Kraftgesetz für stromdurchflossene Leiter kennen. - die Richtung der Kräfte anhand gegebener Stromrichtungen und gegebenenfalls Flussdichte bestimmen können. - die wirkenden Kraftvektoren in einer Skizze darstellen können. - in der Lage sein, einen Kraftvektor durch Überlagerung mehrerer Kraftvektoren mit Hilfe der Vektorrechnung zu bestimmen - in der Lage sein, für einen Kraftvektor folgende Größen anzugeben: - Kraftvektor in Koordinatendarstellung - Betrag des Kraftvektors - Winkel des Kraftvektors </WRAP> <WRAP half column> ==== Video ==== Bitte sehen Sie sich auf der Seite des [[https://lx3.mint-kolleg.kit.edu/onlinekursphysik/html/1.3.2/xcontent1.html|KIT-Brückenkurs >> 3.2.2 Magnetisches Feld]] die Inhalte (Text, Videos, Übungen) an. Achten Sie darauf, dass in der Auswahlleiste oben "Gesamt" ausgewählt wurde. Der letzte Teil zu "Magnetfeld mit Materie" kann übersprungen werden - dieser kommt erst in 2-3 Terminen. </WRAP> </WRAP> <-- --> Aufgaben # === Aufgabe 1 === <quizlib id="quiz" rightanswers="[['a0'],['a3'], ['a3'], ['a0'], ['a1']]" submit="Check Answers"> <question title="1. Mit welcher Hand lässt sich aus Strömen die Magnetfeldrichtung herleiten?" type="radio"> Die rechte Hand| Die linke Hand</question> <question title="2. Wie sind bei der Herleitung aus 1. die Finger zuzuordnen?" type="radio"> Daumen für Stromrichtung, restliche Finger für Magnetfeldrichtung | Daumen für Magnetfeldrichtung, restliche Finger für Stromrichtung| beide Möglichkeiten sind richtig </question> <question title="3. Zwei stromdurchflossene Leiter liegen parallel und nahe beieinander. Der Strom in beiden fließt in die gleiche Richtung. Welche Kraftwirkung ist zu sehen?" type="radio"> keine | Die Leiter ziehen sich an | Die Leiter stoßen sich ab</question> <question title="4. Zwei stromdurchflossene Leiter liegen rechtwinklig aufeinander. Durch beide fließt Strom. Welche Kraftwirkung ist zu sehen?" type="radio"> keine | Die Leiter ziehen sich an | Die Leiter stoßen sich ab</question> <question title="5. Wie verläuft das Magnetfeld im Inneren der Erde bzw. eines Permanentmagneten?" type="radio"> vom magnetischen Nordpol zum Südpol | vom magnetischen Südpol zum Nordpol | das Innere ist feldfrei</question> </quizlib> === Aufgabe 2 === <WRAP group> <WRAP half column> text </WRAP> <WRAP half column> [[https://phet.colorado.edu/sims/html/charges-and-fields/latest/charges-and-fields_de.html|PHET: Charges and Fields]] </WRAP> </WRAP> <-- <-- --> 1.3 Lorentzkraft # --> Ziele und Video # <WRAP group> <WRAP half column> ==== Ziele ==== Nach dieser Lektion sollten Sie: - in der Lage sein, bei Vorgabe mehrerer stromdurchflossener Leiter die Vektoren der magnetischen Flussdichte in einer Skizze darzustellen. - durch Überlagerung mehrerer Vektoren mit Hilfe der Vektorrechnung den resultierenden Vektor der magnetischen Flussdichte bestimmen können. - durch Anwendung des Kraftgesetzes für stromdurchflossene Leiter im magnetischen Feld die Kraft auf einen stromdurchflossenen Leiter in einem magnetostatischen Feld bestimmen können: - Kraftvektor in Koordinatendarstellung - Betrag des Kraftvektors - Winkel des Kraftvektors </WRAP> <WRAP half column> ==== Video ==== Bitte sehen Sie sich auf der Seite des [[https://lx3.mint-kolleg.kit.edu/onlinekursphysik/html/1.3.2/xcontent2.html|KIT-Brückenkurs >> 3.2.3 Lorentz-Kraft]] die Inhalte (Text, Videos, Übungen) an. Achten Sie darauf, dass in der Auswahlleiste oben "Gesamt" ausgewählt wurde. Der letzte Teil zu "Magnetfeld mit Materie" kann übersprungen werden. </WRAP> </WRAP> <-- <-- --> 1.4 Magnetische Feldstärke # - Erregerfeld --> Ziele und Video # <WRAP group> <WRAP half column> ==== Ziele ==== Nach dieser Lektion sollten Sie: - die beiden feldbeschreibenden Größen des magnetischen Feldes kennen. - in der Lage sein, den Zusammenhang dieser beiden Größen zu beschreiben und anzuwenden. </WRAP> <WRAP half column> ==== Video ==== Die magnetische Feldstärke {{youtube>cU6Pbb71dyo}} </WRAP> </WRAP> <-- --> Aufgaben # === Aufgabe 1 === <WRAP group> <WRAP half column> text </WRAP> <WRAP half column> [[https://phet.colorado.edu/sims/html/charges-and-fields/latest/charges-and-fields_de.html|PHET: Charges and Fields]] </WRAP> </WRAP> <-- <-- --> 1.5 Materie im magnetischen Feld # --> Ziele und Video # <WRAP group> <WRAP half column> ==== Ziele ==== Nach dieser Lektion sollten Sie: - die beiden feldbeschreibenden Größen des magnetostatischen Feldes kennen. - in der Lage sein, den Zusammenhang dieser beiden Größen über das Materialgesetz zu beschreiben und anzuwenden. - die Einteilung der magnetischen Werkstoffe kennen. - in der Lage sein, aus einer Magnetisierungskennlinie die relevanten Daten abzulesen </WRAP> <WRAP half column> ==== Video ==== Kraftwirkung auf dia- und paramagnetische Stoffe im Magnetfeld {{youtube>jeLzdmTnrHM}} Ein lebendiger Frosch ("Diamagnet") schwebt in einem sehr starken Magnetfeld {{youtube>KlJsVqc0ywM?start=45}} Schöne Darstellung von Magnetisierung und Entmagnetisierung von weichmagnetischen Material {{youtube>cEGP50lopYA?start=7&end=128}} Wandernde magnetische Domänen in einem ferromagnetischen Material (von [[https://en.wikipedia.org/wiki/Ferromagnetism#/media/File:Moving_magnetic_domains_by_Zureks.gif|Zureks@en.wikipedia.org]] unter [[https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0|CC-BY-SA 3.0]]) {{https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/06/Moving_magnetic_domains_by_Zureks.gif|}} </WRAP> </WRAP> <-- --> Aufgaben # === Aufgabe 1 === <WRAP group> <WRAP half column> text </WRAP> <WRAP half column> [[https://phet.colorado.edu/sims/html/charges-and-fields/latest/charges-and-fields_de.html|PHET: Charges and Fields]] </WRAP> </WRAP> <-- <--