magnetfeld

Physisch

2022

Wir erklären, was ein Magnetfeld ist, wie es erzeugt wird und welche Eigenschaften es hat. Wir erzählen Ihnen auch über das Magnetfeld der Erde.

Magnetfelder sind Dipole, sie haben einen Nord- und einen Südpol.

Was ist ein Magnetfeld?

Ein Magnetfeld ist die mathematische Darstellung der Verteilung der magnetischen Kräfte im Platz die eine magnetische Quelle umgibt. Diese Quelle kann a . sein Magnet, eine Last auf Bewegung oder eins elektrischer Strom (viele Lasten in Bewegung). Immer wenn eines dieser Elemente existiert, wird es ein magnetisches Feld um ihn herum geben, dh ein Feld magnetischer Kräfte. Außerhalb dieses Feldes gibt es keine magnetischen Effekte.

Eine grundlegende Eigenschaft von Magnetfeldern ist, dass sie Dipole sind: Sie haben einen Nordpol und einen Südpol, die auch als Pluspol und Minuspol bezeichnet werden. nicht so wie elektrische Felder die durch elektrische Ladungen erzeugt werden können (wie z Elektron) gibt es keine „magnetischen Ladungen“, die Magnetfelder erzeugen. Magnetfeldern sind immer zwei Pole zugeordnet. Folglich sind die magnetischen Feldlinien wie beim Magneten immer geschlossen: Sie verlassen den Nordpol und gelangen zum Südpol.

Ursprung eines Magnetfeldes

Damit ein Magnetfeld existieren kann, muss es eine magnetische Energiequelle (z. B. einen Magneten), eine bewegte Ladung oder einen elektrischen Strom geben.Diese Elemente sind die einzigen, die ein Magnetfeld erzeugen können und die einzigen, die davon beeinflusst werden können.

Eine elektrische Ladung (wie ein Elektron, das sich im Raum bewegt) erzeugt um sie herum ein Magnetfeld, das eine Kraft auf eine andere sich bewegende Ladung ausübt. Das gleiche passiert mit elektrischen Strömen.

Der Fall von Magneten ist besonders, weil keine bewegten Ladungen beteiligt sind, sondern diese Materialien aufgrund bestimmter mikroskopischer Phänomene einer gewissen Komplexität ein Magnetfeld erzeugen.

Wie durch das Ampère-Gesetz und die Maxwell-Gleichungen beschrieben, existieren magnetische Felder und elektrische Felder oft zusammen in der Natur. Bestimmte zeitliche Änderungen eines Magnetfelds erzeugen elektrische Felder. Ein gutes Beispiel für die Koexistenz dieser beiden Felder ist elektromagnetische Strahlung, wie z hell.

Das Vorhandensein von Magnetfeldern kann mit einem sogenannten Magnetometer überprüft werden.

Arten von Magnetfeldern

Ein Elektromagnet wird durch die Verschiebung von Ladungen aus einem elektrischen Strom erzeugt.

Magnetfelder lassen sich nach ihrer Entstehungsquelle einteilen:

  • Magnetfelder, die von einem Magneten ausgehen. Magnete sind Materialien, die die Besonderheit haben, ein permanentes magnetisches Feld zu haben, das durch das, was in körperlich ist bekannt als die Dreh Elektronen (kann verstanden werden, indem man es sich als Spin auf sich selbst vorstellt). Auf der anderen Seite gibt es Metalle die bei Magnetisierung durch ein externes Magnetfeld zu Magneten werden können.
  • Magnetfelder aus Strom. Jede bewegte Ladung erzeugt ein magnetisches Feld. Daher erzeugt ein elektrischer Strom auch ein magnetisches Feld. Zum Beispiel: Elektromagnete (wie der in der Abbildung oben) sind Geräte, bei denen mittels a Batterie Strom fließt durch einen auf Metall gewickelten Draht. Dieser Strom erzeugt um ihn herum ein Magnetfeld, das das Metall magnetisiert und ein weiteres Magnetfeld erzeugt. So werden Elektromagnete verwendet, um variable Magnetfelder zu erzeugen, da sich durch Änderung des Stroms das Magnetfeld ändert.

Richtung eines Magnetfeldes

Die magnetischen Feldlinien sagen uns seine Richtung.

Derdie Anschrift eines Magnetfeldes kann durch Linien beschrieben werden oder Vektor, die dafür verantwortlich ist, die Richtung aufzuzeigen, in die die magnetischen Kräfte zeigen. In der obigen Abbildung sind deutlich die Linien des vom Magneten erzeugten Magnetfelds zu erkennen, die die Richtung der Kraft angeben, mit der der Magnet mit den Metallpartikeln wechselwirkt.

Die Tatsache, dass das Magnetfeld eine Richtung hat, impliziert, dass es ein Vektor ist. Beliebig Gewalt ist eine Vektorgröße, d. h. sie stellt eine Größe dar, die eine Richtung und einen Sinn hat, wie beispielsweise die Geschwindigkeit. Da das Magnetfeld proportional zur Magnetkraft ist, ist es auch eine Vektorgröße. Tatsächlich ist es interessant festzustellen, dass die magnetische Kraft, die ein sich bewegendes Teilchen, das in ein Magnetfeld eingetaucht ist, spürt, immer senkrecht zur Richtung dieses Felds und seiner eigenen Geschwindigkeit ist.

Erdmagnetfeld

Das Magnetfeld der Erde lenkt die Strahlung der Sonne ab.

Unser Planet hat ein natürliches Magnetfeld, auch Erdmagnetfeld genannt. In der Mitte von Erde es gibt Gusseisen (für die Höheren) Temperaturen). Aufgrund der Erdrotation befindet sich diese metallische Flüssigkeit in ständiger Bewegung und bildet einen elektrischen Strom (wenn sich das Metall bewegt, bewegen sich die Elektronen, aus denen es besteht). Dieser Strom erzeugt das Magnetfeld der Erde, das so stark ist, dass es von der Erdoberfläche entweicht.

Das Magnetfeld der Erde spielt eine sehr wichtige Rolle, da es sehr gefährliche Strahlung für Lebewesen von der Sonne. Ohne das Erdmagnetfeld ist die Atmosphäre es würde durch kosmische Strahlung zerstört werden. Die Kompasse, die wir für die Navigation verwenden, interagieren mit diesem Feld: Seine magnetisierte Nadel ist immer auf das Erdmagnetfeld ausgerichtet und zeigt Nord an. Darüber hinaus nutzen viele Wandertiere das Magnetfeld des Planeten, um sich zu bestimmten Jahreszeiten immer zu orientieren und in die gleiche Richtung zu bewegen.

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