Elektrizitätslehre

Permanentmagnetismus

Magnetfeld und Feldlinien

  • Warum zeigen Kompasse immer nach Norden?
  • Wie stellt man Magnete her?
  • Was versteht man unter einem Magnetfeld?
  • Welche Stoffe sind magnetisch?

Magnetfeld und Feldlinien

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Abb.
1
Michael FARADAY (1791 - 1867)
Thomas Phillips (1842)

Um die Kraftwirkung eines Stabmagneten z.B. auf einen Pol eines anderen Magneten beschreiben zu können, führte Michael FARADAY (1791 - 1867) den Begriff des magnetischen Feldes ein. Das Magnetfeld ist der Wirkungsbereich eines Magneten. Man erkennt magnetische Felder z.B. daran, dass Kraftwirkungen auf ferromagnetische Stoffe (Eisen, Kobalt, Nickel und spezielle Legierungen) auftreten. Magnetfelder können auch im Vakuum auftreten.

FARADAY führte auch die Darstellung des magnetischen Feldes durch Feldlinien ein. Beachte aber, dass diese Feldlinien nur Denk- und Anschauungshilfen sind, mit denen man einige Eigenschaften von magnetischen Feldern gut beschreiben kann.

Festlegung von Richtung und Orientierung magnetischer Feldlinien

2 Festlegung des Verlaufs und der Orientierung der magnetischen Feldlinien am Beispiel eines Stabmagneten

Der Verlauf oder die Richtung der magnetischen Feldlinien eines Magneten wird dadurch bestimmt, auf welcher Bahn sich eine kleine Kompassnadel bewegen würde, wenn man sie im magnetischen Feld loslassen würde. Dieser verlauf wird also durch den Magneten selbst festgelegt.

Die Orientierung der magnetischen Feldlinien dagegen können wir selbst festlegen. Es gilt folgende Abmachung: Die magnetischen Feldlinien laufen im Außenraum eines Stabmagneten von dessen Nord- zum Südpol; sie geben die Kraftrichtung auf einen magnetischen Nordpol an. Im Inneren eines Dauermagneten laufen die Feldlinien dagegen von Südpol zum Nordpol.

Mit der vereinbarten Richtungsregel ergibt sich dann das in der Animation in Abb. 2  für das Feld eines Stabmagneten in dessen Außenraum dargestellte Feldlinienbild. Hinweis: Auch im Inneren des Stabmagneten herrscht ein Magnetfeld, das in diesem Zusammenhang aber nicht dargestellt werden soll.

Eigenschaften von magnetischen Feldlinien

Eine Kompassnadel (magnetischer Dipol) stellt sich tangential zur Feldlinie ein.

Magnetische Feldlinien schneiden sich nicht, d.h. die Kraftrichtung auf einen magnetischen Nordpol ist stets eindeutig definiert.

Magnetische Feldlinien sind stets geschlossene Linien.

Will man andeuten, dass in einer Zone das Magnetfeld stärker ist als in einer anderen Zone, so deutet man dies durch die Dichte der Magnetfeldlinien an. Höhere Feldliniendichte bedeutet stärkeres Magnetfeld.

Hinweis: Nicht selten werfen Schüler die Begriffe Nord- und Südpol (Magnetfeld) bzw. Plus- und Minuspol (elektrisches Feld) kunterbunt durcheinander. Vielleicht rührt dies daher, dass sich gewisse Feldlinienbilder beim Magnetismus und in der Elektrostatik sehr ähnlich sind (z.B. das Feldlinienbild eines Stabmagneten und das Feldlinienbild zweier elektrisch entgegengesetzt geladener Kugeln). Bei Kraftwirkungen im elektrischen bzw. magnetischen Feld handelt es sich jedoch um grundsätzlich verschiedene Phänomene, die begrifflich auch bei der Bezeichnung der Pole nicht verwechselt werden dürfen.

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