Magnetfeld, Spule und Rechte-Hand-Regel

Ergebnis: Sie ziehen sich an.

1. Nordpol und Südpol sind ungleiche Pole.
2. Ungleiche Pole ziehen sich an.

Ergebnis: Den Eisennagel und die Büroklammer.

1. Ein Magnet zieht Eisen, Stahl, Nickel und Kobalt an.
2. Nagel (Eisen) und Büroklammer (Stahl) werden angezogen. Aluminium, Kupfer und Holz nicht.

Ergebnis: Vom Nordpol zum Südpol.

1. Ausserhalb des Magneten laufen die Feldlinien vom Nordpol zum Südpol.
2. Im Innern laufen sie weiter vom Südpol zum Nordpol, die Linien sind geschlossen.

Ergebnis: Mehr Windungen, mehr Strom, ein Eisenkern.

1. Jede Windung trägt zum Feld bei: mehr Windungen, stärkeres Feld.
2. Mehr Strom heisst stärkeres Feld.
3. Ein Eisenkern verstärkt das Feld stark.

Ergebnis: Dort, wo die Feldlinien am dichtesten liegen.

1. Die Dichte der Linien zeigt die Stärke des Felds.
2. Beim Stabmagneten liegen sie an den Polen am dichtesten.

Ergebnis: Im Uhrzeigersinn.

1. Rechte Hand: Der Daumen zeigt nach unten, also von dir weg.
2. Die gekrümmten Finger laufen dann von oben gesehen im Uhrzeigersinn.

Ergebnis: Ein Südpol.

1. Die Finger der rechten Hand zeigen in Stromrichtung: von rechts gesehen im Uhrzeigersinn.
2. Dann zeigt der Daumen von dir weg, also nach links. Links ist der Nordpol.
3. Das rechte Ende ist der Südpol.

Ergebnis: Die Pole tauschen; der Nagel wird weiter angezogen.

1. Der Strom fliesst andersherum, darum kehrt sich das Feld um: Nordpol und Südpol tauschen.
2. Eisen wird von beiden Polen angezogen, weil sich seine Elementarmagnete nach dem Feld ausrichten.

Ergebnis: ​B≈1.3 mT

1. Länge in Meter: l=0.10 m.
2. ​$B={\mu }_0\cdot \frac{N\cdot I}{l}=1.257\cdot 10^{-6}\cdot \frac{200\cdot 0.50}{0.10}\text{T}$.
3. ​$B\approx 1.26\cdot 10^{-3}\text{T}\approx 1.3\text{mT}$.

Ergebnis: ​$B=1.0\cdot 10^{-4}\text{T}=100\mu \text{T}$

1. ​r=0.010 m, und $\frac{{\mu }_0}{2\pi }=2\cdot 10^{-7}\frac{\text{T}\cdot \text{m}}{\text{A}}$.
2. ​$B=2\cdot 10^{-7}\cdot \frac{5.0}{0.010}\text{T}=1.0\cdot 10^{-4}\text{T}=100\mu \text{T}$.

Ergebnis: Es bleibt gleich stark.

1. In der Formel steht Nl, also die Windungen pro Meter.
2. Doppelt so viele Windungen auf doppelter Länge: 2N2l=Nl.
3. Darum ändert sich B nicht.

Ergebnis: Sie ziehen sich an.

1. Mit der Rechte-Hand-Regel siehst du: Zwischen den Drähten zeigen die beiden Felder in entgegengesetzte Richtungen und schwächen sich.
2. Aussen zeigen sie in dieselbe Richtung und verstärken sich.
3. Die Drähte werden zur Seite des schwächeren Felds gedrückt, also zueinander hin.

Ergebnis: In 8.0 cm Abstand.

1. ​$B=\frac{{\mu }_0\cdot I}{2\pi \cdot r}$ nach r umstellen: $r=\frac{{\mu }_0\cdot I}{2\pi \cdot B}$.
2. ​$r=2\cdot 10^{-7}\cdot \frac{20}{50\cdot 10^{-6}}\text{m}=0.080\text{m}$.
3. Das sind 8.0 cm. Der Kompass spürt vom Erdmagnetfeld nur einen Teil, darum lenkt der Draht die Nadel auch etwas weiter weg noch deutlich ab.

Ergebnis: Die Elementarmagnete geraten durcheinander.

1. Im Magneten zeigen die Elementarmagnete alle in dieselbe Richtung.
2. Hitze und Schläge bringen sie durcheinander.
3. Zeigen sie in verschiedene Richtungen, heben sich ihre Felder teilweise auf.

Ergebnis: ​I≈2.0 A

1. Nach I umstellen: $I=\frac{B\cdot l}{{\mu }_0\cdot N}$.
2. ​$I=\frac{5.0\cdot 10^{-3}\cdot 0.20}{1.257\cdot 10^{-6}\cdot 400}\text{A}$.
3. ​I≈1.99 A≈2.0 A.