Magnetismus in der Medizinphysik - Teil 2

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Questions and Answers

Was beschreibt das magnetische Feld?

  • Die Wechselwirkung von elektrischen Ladungen.
  • Die Anordnung magnetisierbarer Materialien.
  • Die Kraftwirkung zwischen zwei permanenten Magneten.
  • Die Verteilung der magnetischen Flussdichte im Raum. (correct)

Woher stammt der Begriff Magnetismus?

  • Von einem Mineral aus dem alten Ägypten.
  • Von den ersten elektrischen Experimenten in Europa.
  • Aus einer Region in Kleinasien namens Magnesia. (correct)
  • Aus den Namen verschiedener Magnetarten.

Welches Element ist typischerweise nicht ferromagnetisch?

  • Kupfer (correct)
  • Kobalt
  • Nickel
  • Eisen

Welche Aussage über magnetisierte Gegenstände ist korrekt?

<p>Sie erzeugen ein eigenes magnetisches Feld. (D)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt die Flussdichte im Magnetismus?

<p>Die Stärke des magnetischen Feldes pro Flächeneinheit. (A)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Optionen beschreibt das Verhalten einer Magnetnadel im magnetischen Feld?

<p>Sie richtet sich entlang der Feldlinien aus. (A)</p> Signup and view all the answers

Welches phänomen ist analog zu elektrischen Dipolen?

<p>Magnetische Dipole. (B)</p> Signup and view all the answers

Was wird durch magnetische Felder beeinflusst?

<p>Eine Kombination aus Permanentmagneten und bewegten elektrischen Ladungen. (A)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen über magnetische Felder ist korrekt?

<p>Magnetische Felder können von Stromdurchflossenen Spulen erzeugt werden. (D)</p> Signup and view all the answers

Was geschieht, wenn zwei Stabmagnete sich gegenseitig abstoßen?

<p>Ihre magnetischen Felder beeinflussen sich gegenseitig. (C)</p> Signup and view all the answers

Welche Aussage zur Lenzschen Regel ist korrekt?

<p>Die induzierte Spannung bewirkt einen Strom, der ein Magnetfeld erzeugt, das der Änderung des magnetischen Flusses entgegenwirkt. (A)</p> Signup and view all the answers

Was bewirkt die Bewegung eines Leiters durch ein magnetisches Feld?

<p>Es entsteht eine negative Überschussladung am Ende des Leiters. (A)</p> Signup and view all the answers

Wie ist die Anordnung beim Induktionsprozess in einem homogenen Magnetfeld?

<p>Die Stabachse steht senkrecht zur Bewegungsrichtung und zum Magnetfeld. (A)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt die Lorentz-Kraft in Bezug auf Messergebnisse?

<p>Sie drückt Elektronen in einem Leiter in eine spezifische Richtung. (A)</p> Signup and view all the answers

In welchem Szenario tritt Induktion in einem bewegten Leiter auf?

<p>Wenn ein Leiter sich in einem homogenen Magnetfeld bewegt. (A)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt ein Magnetoskop?

<p>Einen drehbaren Permanentmagneten (A)</p> Signup and view all the answers

Was ist der geographische Nordpol in Bezug auf die Magnetfeldtheorie?

<p>Er ist gleichbedeutend mit dem magnetischen Südpol (B)</p> Signup and view all the answers

Was ist die Hauptanwendung des Erdmagnetfeldes?

<p>Navigation und Schutz vor Sonnenwinden (D)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt die Zusammensetzung des inneren Erdkerns?

<p>Er besteht aus festen Metallen Eisen und Nickel unter hohem Druck (C)</p> Signup and view all the answers

Wie wird die Stärke eines Magnetfeldes gemessen?

<p>Mit einem Magnetometer (C)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt die Lorentz-Kraft im Zusammenhang mit einem elektrischen Stromfluss?

<p>Die Kraft wirkt immer senkrecht zur Geschwindigkeit und zum Magnetfeld. (A)</p> Signup and view all the answers

Was geschieht mit der Umlauffrequenz eines Teilchens im Zyklotron, wenn die Bahngeschwindigkeit erhöht wird?

<p>Sie bleibt unabhängig von der Geschwindigkeit. (C)</p> Signup and view all the answers

Das Rechte-Hand-Regel wird verwendet, um was zu bestimmen?

<p>Die Richtung der Lorentz-Kraft. (C)</p> Signup and view all the answers

Woraus besteht die Maximalkraft der Lorentz-Kraft?

<p>Aus der Formel $F=Q imes v imes B$. (D)</p> Signup and view all the answers

Was geschieht mit einem Ladungsträger, der senkrecht in ein homogenes Magnetfeld eindringt?

<p>Er erfährt die Lorentz-Kraft und geht eine Kreisbahn. (A)</p> Signup and view all the answers

Was genau bewirkt die elektromagnetische Induktion?

<p>Sie erzeugt Spannungen in ruhenden Leitern durch Änderung von Magnetfeldern. (B)</p> Signup and view all the answers

Wie beeinflusst die Lorentz-Kraft die Bewegung eines Teilchens?

<p>Sie verändert die Richtung des Teilchens ohne die Geschwindigkeit zu ändern. (A)</p> Signup and view all the answers

Welches dieser Elemente ist ein Ergebnis der Lorentz-Kraft im Kontext eines Zyklotrons?

<p>Die Unabhängigkeit der Umlauffrequenz von der Bahngeschwindigkeit. (D)</p> Signup and view all the answers

Welches der folgenden Elemente beschreibt die Beziehung zwischen einer bewegten Ladung und einem stromdurchflossenen Leiter?

<p>Eine sich bewegende Ladung Q erzeugt das gleiche Magnetfeld wie ein Strom I. (A)</p> Signup and view all the answers

Was bedeutet die Rechtsschraubenregel im Kontext eines stromdurchflossenen Leiters?

<p>Die Feldlinien stehen rechtwinklig zur Stromrichtung. (B)</p> Signup and view all the answers

Welche der folgenden Größen beeinflusst die magnetische Feldstärke H?

<p>Die Anzahl der Windungen pro Einheit Länge in einer Spule. (A)</p> Signup and view all the answers

Was ist das Hauptmerkmal eines homogenen Magnetfeldes?

<p>Es ist im Inneren einer unendlich langen, geraden Spule in Vakuum. (D)</p> Signup and view all the answers

Warum ist der Begriff 'magnetische Ladung' nicht anwendbar?

<p>Weil es keine isolierten magnetischen Pole gibt. (A)</p> Signup and view all the answers

Welches Produkt beschreibt die Beziehung zwischen Stromstärke, Länge eines Leiters und bewegter Ladung?

<p>$Q imes v = I imes l$. (D)</p> Signup and view all the answers

Was ist die SI-Einheit für die magnetische Feldstärke?

<p>Ampere pro Meter. (D)</p> Signup and view all the answers

In welchem Zusammenhang stehen Stromstärke I und magnetische Feldstärke H?

<p>Sie sind direkt proportional zueinander. (A)</p> Signup and view all the answers

Was beschreibt das magnetische Moment eines Protons?

<p>Die Wechselwirkung von magnetischen Feldern mit dem Spin. (A)</p> Signup and view all the answers

Die Lenzsche Regel besagt, dass die Induktionsspannung so gerichtet ist, dass sie die Änderung des magnetischen Flusses verstärkt.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Beim Induktionsprozess in einem homogenen Magnetfeld wird die Bewegung eines Leiters durch die Lorentz-Kraft beeinflusst.

<p>True (A)</p> Signup and view all the answers

Wenn ein Leiterstab senkrecht zu den Feldlinien eines Magnetfeldes bewegt wird, entsteht am Ende des Stabes eine positive Überschussladung.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Die Richtung der erzeugten Magnetfelder hängt vom Vorzeichen der zeitlichen Änderung des elektrischen Stroms ab.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Die Induktionsspannung Uind entsteht zwischen den Enden eines bewegten Leiterstabs in einem homogenen Magnetfeld.

<p>True (A)</p> Signup and view all the answers

Die Lorentz-Kraft ist maximal, wenn die Geschwindigkeit und das Magnetfeld parallel zueinander stehen.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

In einem Zyklotron bleibt die Umlauffrequenz unabhängig von der Bahngeschwindigkeit.

<p>True (A)</p> Signup and view all the answers

Die Linke-Hand-Regel wird verwendet, um die Richtung der Lorentz-Kraft zu bestimmen.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Elektromagnetische Induktion erzeugt Spannungen in bewegten Leitern durch ruhende Magnetfelder.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Ladungsträger, die senkrecht in ein homogenes Magnetfeld eintreffen, bewegen sich auf einer Kreisbahn.

<p>True (A)</p> Signup and view all the answers

Die Lorentz-Kraft wirkt nur auf negative Ladungen.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Der Bahnradius eines Teilchens im Zyklotron ist größer, wenn die Geschwindigkeit des Teilchens steigt.

<p>True (A)</p> Signup and view all the answers

Das magnetische Feld kann durch Spannungen in sich bewegenden Leitern erzeugt werden.

<p>True (A)</p> Signup and view all the answers

Der Effekt des Diamagnetismus wird immer sichtbar, unabhängig von anderen Einflüssen.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Ein Diamagnet erzeugt ein magnetisches Dipol, dessen Feld in die gleiche Richtung wie das äußere Feld zeigt.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Die Flussdichte B im Inneren eines Diamagneten wird verstärkt.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Ein perfekter Diamagnet verdrängt magnetische Feldlinien komplett aus seinem Inneren und wird als Supraleiter bezeichnet.

<p>True (A)</p> Signup and view all the answers

In nichtmagnetischem Material sind die Elementarmagnete geordnet.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Das äußere Magnetfeld führt dazu, dass die Elementarmagnete in einem nichtmagnetischen Material ausgerichtet werden.

<p>True (A)</p> Signup and view all the answers

Ein Spannungsstoß an der Induktionsspule ist im Vakuum geringer als in einem Diamagneten.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Der induzierte Strom in einem Magnetfeld bleibt bestehen, selbst wenn das Magnetfeld abgeschaltet wird.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Der Körper versucht, sich nach dem langweiligen Feld auszurichten.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Die magnetische Feldstärke H ist ein Verhältnis zwischen dem maximalen mechanischen Drehmoment und der Stärke des Magnetfeldes.

<p>True (A)</p> Signup and view all the answers

Das Magnetfeld um einen geraden Leiter verläuft in geraden Linien.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Die magnetische Feldstärke H nimmt mit Abstand a linear ab.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Die Rechte-Faust-Regel wird verwendet, um die Orientierung des Magnetfeldes zu bestimmen.

<p>True (A)</p> Signup and view all the answers

Das Verhältnis zwischen Stromstärke I und magnetischer Feldstärke H ist konstant.

<p>True (A)</p> Signup and view all the answers

Der Spannungsstoß an der Induktionsspule ist im Vakuum höher als in einem Medium.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Ferromagnetische Stoffe wie Eisen und Stahl zeigen eine stärkere magnetische Flussdichte im Vergleich zu paramagnetischen Stoffen.

<p>True (A)</p> Signup and view all the answers

Die magnetische Feldstärke H ist in der Einheit Ohm gemessen.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Die magnetische Momente der Elektronen in einem ferromagnetischen Material sind ohne äußeres Magnetfeld zufällig angeordnet.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Magnetische Felder beeinflussen keine bewegten elektrischen Ladungen.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Die Beweglichkeit der Dipole beeinflusst die Ausrichtung der Teilchen im Magnetfeld.

<p>True (A)</p> Signup and view all the answers

Der Effekt der Weisschen Bezirke ist nur in Flüssigkeiten und Gasen zu beobachten.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Temperaturbewegungen unterstützen die Ausrichtung der Dipole in einem Magnetfeld.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Die magnetische Flussdichte in einem stromdurchflossenen Leiter bleibt konstant, unabhängig von der Feldstärke.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Alle Materialien haben die gleiche Fähigkeit, sich in einem Magnetfeld auszurichten.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Ein sich bewegender elektrischer Ladung erzeugt kein Magnetfeld.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Ein stromdurchflossener Leiter hat ein zylindersymmetrisches Magnetfeld.

<p>True (A)</p> Signup and view all the answers

Die Richtung der Magnetfeldlinien um einen Leiter folgt der Linksschraubenregel.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Die magnetische Feldstärke H ist analog zur elektrischen Feldstärke E.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Die Beziehung zwischen bewegter Ladung und stromdurchflossenem Leiter wird durch die Gleichung Q⋅v=I⋅l beschrieben.

<p>True (A)</p> Signup and view all the answers

Die magnetische Feldstärke wird in Ampere pro Meter gemessen.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Ein Magnetfeld kann durch einen elektrischen Strom erzeugt werden.

<p>True (A)</p> Signup and view all the answers

Die Feldlinien eines homogenen Magnetfeldes sind immer gekrümmt.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Die Kraft, die auf einen magnetischen Dipol im Magnetfeld wirkt, ist direkt proportional zur magnetischen Feldstärke.

<p>True (A)</p> Signup and view all the answers

Das Magnetfeld eines rotierenden Rings ist unabhängig von der Geschwindigkeit der Bewegung.

<p>False (B)</p> Signup and view all the answers

Ein ______ beschreibt den Zustand des Raumes, der Kräfte und Drehmomente ausübt.

<p>magnetisches Feld</p> Signup and view all the answers

Die ______ richtet sich entlang der Feldlinien aus.

<p>Magnetfelddnadel</p> Signup and view all the answers

Das magnetische Feld eines ______ wird von seinen Nord- und Südpolen bestimmt.

<p>Stabmagneten</p> Signup and view all the answers

Ein ______ entsteht in einem Leiter, wenn dieser durch ein magnetisches Feld bewegt wird.

<p>Induktionsstrom</p> Signup and view all the answers

Die Lorentz-Kraft ist maximal, wenn die Geschwindigkeit und das ______ parallel zueinander stehen.

<p>Magnetfeld</p> Signup and view all the answers

Die magnetische Flussdichte wird innerhalb der stromdurchflossenen Spule verstärkt, was zu einem höheren ______ führt.

<p>Spannungsstoß</p> Signup and view all the answers

Ferromagnetische Stoffe wie ______ haben eine deutlich stärkere Verstärkung der magnetischen Flussdichte.

<p>Eisen</p> Signup and view all the answers

Die magnetischen Momente der Elektronen sind innerhalb der 'Weisschen ______' parallel angeordnet.

<p>Bezirke</p> Signup and view all the answers

Um sich im Magnetfeld auszurichten, benötigen die atomaren Teile eine ______ Beweglichkeit.

<p>ausreichende</p> Signup and view all the answers

Im Magnetfeld versuchen die Teilchen, sich am ______ auszurichten.

<p>Magnetfeld</p> Signup and view all the answers

Die magnetische Flussdichte ist in einem ______ höher als im Vakuum.

<p>ferromagnetischen Material</p> Signup and view all the answers

Die ______ der magnetischen Flussdichte ist von der Feldstärke abhängig.

<p>relative Permeabilität</p> Signup and view all the answers

Ohne äußeres Magnetfeld sind die Weiss'schen Bezirke im Ferromagneten ______ angeordnet.

<p>parallel</p> Signup and view all the answers

Das Maß dafür, wie stark der Körper versuchen wird, sich nach dem Magnetfeld auszurichten, nennt man __________.

<p>magnetische Feldstärke</p> Signup and view all the answers

Das magnetische Feld um einen geraden Leiter verläuft in __________ um den Leiter.

<p>konzentrischen Kreisen</p> Signup and view all the answers

Die __________ beschreibt das Verhältnis zwischen maximalem mechanischen Drehmoment und der Stärke des Magnetfeldes.

<p>magnetische Feldstärke</p> Signup and view all the answers

Die Berechnung der magnetischen Feldstärke erfolgt analog zum elektrischen __________ im elektrischen Feld.

<p>Dipol</p> Signup and view all the answers

Die __________-Faust-Regel wird verwendet, um die Orientierung des Magnetfeldes um einen geraden Leiter zu bestimmen.

<p>Rechte</p> Signup and view all the answers

Die magnetische Feldstärke für einen unendlich langen geraden Leiter nimmt linear mit der __________ zu.

<p>Stromstärke</p> Signup and view all the answers

Das Magnetfeld beeinflusst die Bewegung von __________, die durch den Leiter fließen.

<p>elektrischen Ladungen</p> Signup and view all the answers

Die Formel für die magnetische Feldstärke H wird aus der __________ des zur Verfügung stehenden Magnetfelds abgeleitet.

<p>Stärke</p> Signup and view all the answers

Die ______ zeigt in die Richtung des Elektronenflusses.

<p>Daumen</p> Signup and view all the answers

Die ______ Regel beschreibt die Stromrichtung von positiv nach negativ.

<p>rechte Faust</p> Signup and view all the answers

Die Stärke des Magnetfelds im Innenraum einer ______ ist homogen.

<p>Spule</p> Signup and view all the answers

Die Formel für die magnetische Feldstärke einer Leiterschleife basiert auf ______, Windungszahl und Spulenlänge.

<p>Stromstärke</p> Signup and view all the answers

Die Feldstärke nimmt mit Abstand ______ ab.

<p>r</p> Signup and view all the answers

Der ______ ist die kleinste Einheit einer Spule.

<p>Leiterschleife</p> Signup and view all the answers

Die maximale Lorentz-Kraft wird erreicht, wenn die Geschwindigkeit und das Magnetfeld ______ zueinander stehen.

<p>parallel</p> Signup and view all the answers

Die Induktionsspannung entsteht, wenn ein Leiterstab in ein ______ Magnetfeld bewegt wird.

<p>homogenes</p> Signup and view all the answers

Die Maxwell-Gleichungen wurden zwischen _____ und _____ formuliert.

<p>1861; 1864</p> Signup and view all the answers

________ erzeugt in seiner Umgebung ein Magnetfeld.

<p>Ein Stromdurchflossener Leiter</p> Signup and view all the answers

Das _____-Gesetz beschreibt die Wirkung von Magnetfeldern auf stromdurchflossene Leiter.

<p>Laplace</p> Signup and view all the answers

Die Lorentz-Kraft wird durch die Formel F = Q ⋅ v⃗ × B ⃗ definiert, wobei F die _____ ist.

<p>Kraft</p> Signup and view all the answers

Gemäß dem Biot-Savart-Gesetz ist die maximale Kraft auf einen Leiter gegeben, wenn l ⃗ und B ⃗ _____ zueinander sind.

<p>senkrecht</p> Signup and view all the answers

Negative Ladungen erfahren eine Lorentz-Kraft in die _____ Richtung.

<p>entgegengesetzte</p> Signup and view all the answers

Das dritte Newton’sche Axiom besagt: Action = _____ .

<p>Reactio</p> Signup and view all the answers

Veränderliche Magnetfelder erzeugen elektrische _____ oder Felder.

<p>Spannungen</p> Signup and view all the answers

Die _____-Stärke ist die SI-Einheit für die Stärke eines Magnetfeldes.

<p>magnetische</p> Signup and view all the answers

Das _____ besagt, dass es keine magnetischen Punktladungen gibt.

<p>Monopol</p> Signup and view all the answers

Der äußere Erdkern besteht aus geschmolzenen ______.

<p>Metallen</p> Signup and view all the answers

Thermodynamik beschreibt die ______ im Erdkern.

<p>Konvektionsströmung</p> Signup and view all the answers

Bewegte elektrische Leiter erzeugen ______.

<p>Spannung</p> Signup and view all the answers

Die Erde dreht sich um ihre ______.

<p>eigene Achse</p> Signup and view all the answers

Ein verstärktes Magnetfeld induziert ______.

<p>stärkere Spannung</p> Signup and view all the answers

Permanentmagnete bestehen aus ______, Nickel oder Kobalt.

<p>Eisen</p> Signup and view all the answers

Ein Dauermagnet behält ein gleichbleibendes ______.

<p>Magnetfeld</p> Signup and view all the answers

Die elementaren magnetischen Dipole erzeugen einen ______ Magneten.

<p>mikroskopischen</p> Signup and view all the answers

Im Kern besitzen alle Kernteilchen einen ______.

<p>Spin</p> Signup and view all the answers

Die Kraft, die auf einen elektrisch geladenen Teilchen im Magnetfeld wirkt, nennt man ______-Kraft.

<p>Lorentz</p> Signup and view all the answers

Ein ______ ist ein Beispiel für einen permanenten Magneten.

<p>Dauermagnet</p> Signup and view all the answers

Magnetfeldlinien zeigen die ______ eines Magnetfeldes an.

<p>Richtung</p> Signup and view all the answers

Die Kraftlinien eines Magnetfeldes sind immer ______.

<p>geschlossen</p> Signup and view all the answers

Ein elektrischer Strom in einem ______ Leiter erzeugt ein Magnetfeld.

<p>durchflossenen</p> Signup and view all the answers

Ordne die Begriffe im Zusammenhang mit der Lenzschen Regel zu:

<p>Induktionsspannung = Erzeugt einen Strom Magnetfeld = Widerstand gegen Flussänderung Magnetische Flussänderung = Erzeugt Induktionsspannung Stromrichtung = Entgegengesetzte Richtung zur Flussänderung</p> Signup and view all the answers

Ordne die Konzepte der elektromagnetischen Induktion zu:

<p>Bewegter Leiter = Induktionsspannung entsteht Lorentz-Kraft = Elektronen wandern unter Druck Magnetisches Feld = Behält seine Richtung bei Überschussladung = Entsteht an einem Ende des Leiters</p> Signup and view all the answers

Ordne die Szenarien der Induktion zu:

<p>Leiter in Magnetfeld bewegen = Induktionsspannung Uind entsteht Magnetfeld in ruhender Position = Keine Induktionsspannung erzeugt Leiter senkrecht zu Feldlinien = Maximale Induktionsspannung erzeugt Leiter parallel zum Magnetfeld = Keine Induktionsspannung entsteht</p> Signup and view all the answers

Ordne die Konzepte der Lorentz-Kraft zu:

<p>Bewegte Ladung = Erzeugt eine Kraft im Magnetfeld Richtung der Kraft = Bestimmt durch Rechte-Hand-Regel Maximale Lorentz-Kraft = Erreicht bei senkrechter Bewegung Kraft auf ruhende Ladung = Wirkt nicht im Magnetfeld</p> Signup and view all the answers

Ordne die Eigenschaften der Induktion in bewegten Leitern zu:

<p>Magnetfeld = Beeinflusst die Bewegung elektrik Ladungen Induktionsspannung = Wächst mit Geschwindigkeit Vektor v = Bewegungsrichtung des Leiters Negative Überschussladung = Entsteht am Ende des Leiters</p> Signup and view all the answers

Ordne die Begriffe im Zusammenhang mit Magnetismus den richtigen Erklärungen zu:

<p>Magnetfeld = Bereich, in dem magnetische Kräfte wirken Permanentmagnet = Magnet, der sein Magnetfeld ohne externe Einflüsse behält Induktion = Erzeugung eines Magnetfeldes durch bewegte elektrische Ladungen Flussdichte = Maß für die Anzahl der magnetischen Feldlinien pro Flächeneinheit</p> Signup and view all the answers

Verbinde die Arten von Magneten mit ihren Eigenschaften:

<p>Weicheisen = Wird leicht magnetisiert, verliert Magnetisierung schnell Hartmagnet = Behält Magnetisierung auch ohne externes Feld Elektromagnet = Bildet ein Magnetfeld durch elektrischen Strom Dauermagnet = Bleibt auch ohne Stromfluss magnetisch aktiv</p> Signup and view all the answers

Ordne die Kräfte ihren Beschreibungen im Magnetismus zu:

<p>Lorentz-Kraft = Kraft, die auf bewegte Ladungen in einem Magnetfeld wirkt Magnetische Anziehung = Kraft, die zwischen entgegengesetzt magnetisierten Polen wirkt Magnetische Abstoßung = Kraft, die gleiche magnetische Pole voneinander abstößt Induktionskraft = Kraft, die durch Änderungen im Magnetfeld erzeugt wird</p> Signup and view all the answers

Ordne die Begriffe über magnetisierte Gegenstände den passenden Erklärungen zu:

<p>Magnetisierung = Prozess, bei dem Materialien magnetische Eigenschaften erhalten Entmagnetisierung = Prozess, bei dem Materialien ihre Magnetisierung verlieren Magnetischer Dipol = Objekt mit zwei entgegengesetzten Magnetpolen Feldstärke = Maß für die Stärke des magnetischen Feldes an einem Punkt</p> Signup and view all the answers

Ordne die Anwendungen des Magnetismus den richtigen Beispielen zu:

<p>Motoren = Nutzen elektromagnetische Induktion zur Energieumwandlung Lautsprecher = Verwenden Magnetfelder zur Schallerzeugung Magnetresonanztomographie (MRT) = Medizinisches Bildgebungsverfahren, das Magnetfelder nutzt Speichermedien = Nutzen magnetische Eigenschaften zur Datenspeicherung</p> Signup and view all the answers

Ordnen Sie die Begriffe den passenden Beschreibungen zu:

<p>Nordpol = Entzieht einem Magneten die Magnetkraft Südpol = Zieht magnetische Materialien an Feldlinien = Darstellung des magnetischen Feldes Dipol = Besteht aus zwei entgegengesetzten Polen</p> Signup and view all the answers

Ordnen Sie die Begriffe den passenden Beispielen zu:

<p>Permanentmagnet = Kühlt während des Betriebs ab Elektromagnet = Verwendet elektrischen Strom Stabmagnet = Hat eine Nord- und Südseite Magnetfeld = Umgibt einen Magneten</p> Signup and view all the answers

Ordnen Sie die Konzepte den entsprechenden Definitionen zu:

<p>Induktion = Erzeugung von Spannung durch Bewegung in einem Magnetfeld Lorentz-Kraft = Kraft, die auf einen sich bewegenden Leiter wirkt Magnetische Flussdichte = Maß für die Dichte der magnetischen Feldlinien Dipolmoment = Stärke einer magnetischen Anordnung</p> Signup and view all the answers

Ordnen Sie die Phänomene den passenden Auswirkungen zu:

<p>Ein Magnetfeld = Beeinflusst die Bewegung von elektrischen Ladungen Feldlinienrichtung = Geht vom Nord- zum Südpol Magnetische Anziehung = Tritt zwischen entgegengesetzten Polen auf Magnetische Abstoßung = Tritt zwischen gleichen Polen auf</p> Signup and view all the answers

Ordne die Begriffe den richtigen Beschreibungen zu:

<p>Diamagnetisch = μr &lt; 1 Paramagnetisch = μr &gt; 1 Ferromagnetisch = μr ≫ 1 Vakuum = μr = 1</p> Signup and view all the answers

Ordnen Sie die Begriffe den passenden Erklärungen zu:

<p>Feldlinien = Stellen das Magnetfeld grafisch dar Magnetische Pole = Gibt es immer in Paaren Kraftwirkung = Zeigt Richtung des Nordpols Magnetische Flusslinien = Sind immer geschlossen</p> Signup and view all the answers

Ordne die Anwendungen den entsprechenden Prinzipien zu:

<p>Wechselstromgenerator = Mechanische Antrieb durch rotierende Leiterschleife Transformator = Änderung der Spannung durch Flussänderung Windkraft = Umwandlung kinetischer Energie in elektrische Energie Wasserkraft = Umwandlung potentieller Energie in elektrische Energie</p> Signup and view all the answers

Ordne die Begriffe den passenden Effekten zu:

<p>Induktionsspannung = U = v ⋅ B ⋅ l Lorentzkraft = Kraft auf bewegte Ladungen im Magnetfeld Elektrische Kraft = Kraft, die auf Elektronen wirkt Magnetisches Wechselfeld = Erzeugt Induktionsspannungen</p> Signup and view all the answers

Ordnen Sie die Begriffe den passenden Auswirkungen auf Magneten zu:

<p>Zerschneiden eines Magneten = Erzeugt zwei neue Pole Erhitzen eines Magneten = Kann die Magnetkraft verringern Bewegen eines Leiters im Magnetfeld = Erzeugt einen induzierten Strom Abstand zwischen Magneten = Beeinflusst die Stärke der Anziehung</p> Signup and view all the answers

Ordne die Stoffgruppen den beschriebenen Eigenschaften zu:

<p>Diamagnetische Stoffe = Weisen schwachen Widerstand gegen Magnetfelder auf Paramagnetische Stoffe = Weisen schwachen Anziehung zu Magnetfeldern auf Ferromagnetische Stoffe = Können stark magnetisiert werden Neutrale Stoffe = Reagieren nicht auf Magnetfelder</p> Signup and view all the answers

Ordnen Sie die Begriffe den entsprechenden Instrumenten zu:

<p>Kompass = Zeigt die Richtung des Erdmagnetfelds an Magnetometer = Gemessen die Stärke des Magnetfelds Elektromagnet = Erzeugt ein Magnetfeld durch Stromfluss Magnetfeldlinien = Veranschaulichen die Kraft eines Magneten</p> Signup and view all the answers

Ordne die Konzepte den richtigen Funktionen zu:

<p>Wechselstrom = Ändert regelmäßig seine Richtung Gleichstrom = Fließt konstant in eine Richtung Induktionsspule = Erzeugt Spannungsstöße bei Feldänderungen Magnetfeld = Beeinflusst bewegte elektrische Ladungen</p> Signup and view all the answers

Ordnen Sie die Begriffe den passenden Eigenschaften zu:

<p>Magnetische Materialien = Reagieren auf Magnetfelder Nicht-ferromagnetische Materialien = Zeigen keine magnetische Reaktion Magnetische Dipole = Haben einen Nord- und Südpol Ruhende Magneten = Verändern das Magnetfeld nicht</p> Signup and view all the answers

Ordne die Begriffe den passenden Formeln zu:

<p>Relative Permeabilität = μr = Bm/BV Spannung in einer Induktionsspule = U = v ⋅ B ⋅ l Induktionsgesetz = Feldänderung erzeugt Spannung Magnetfeld = Ursache für die Lorentzkraft</p> Signup and view all the answers

Ordne die Fachbegriffe den richtigen Definitionen zu:

<p>Transformator = Gerät zur Spannungsumwandlung Generator = Erzeugt elektrische Energie aus mechanischer Energie Induktion = Prozess der Spannungsbildung durch Bewegung im Magnetfeld Permeabilität = Maß für die Magnetisierbarkeit eines Materials</p> Signup and view all the answers

Ordne die Anwendungen den entsprechenden Technologien zu:

<p>Wechselstromgeneratoren = Erzeugen elektrischen Strom durch mechanische Bewegung Transformatoren = Ändern die Spannung von elektrischer Energie Induktionsöfen = Nutzen elektromagnetische Induktion zum Erwärmen Eisenbahn = Nutzen magnetische Anziehung zur Fortbewegung</p> Signup and view all the answers

Ordnen Sie die folgenden magnetischen Felder ihren Beschreibungen zu:

<p>Stabmagnet = Magnetfeld um einen geraden, permanenten Magneten Hufeisenmagnet = Magnetfeld, das sich um die Enden eines U-förmigen Magneten schlägt Stromdurchflossene Spule = Magnetfeld, das durch einen elektrischen Strom in einer Drahtwicklung erzeugt wird Abstoßende Stabmagnete = Magnetfelder, die sich gegenseitig abstoßen</p> Signup and view all the answers

Verbinden Sie die Begriffe mit den entsprechenden Phänomenen im Magnetismus:

<p>Lorentz-Kraft = Wirkung auf bewegte geladene Teilchen in einem Magnetfeld Magnetfeldlinien = Darstellung des magnetischen Feldes Elektromagnetische Induktion = Erzeugung einer Spannung durch Änderung des Magnetfelds Stromdurchflossener Leiter = Erzeugt ein Magnetfeld, wenn elektrischer Strom fließt</p> Signup and view all the answers

Ordnen Sie die folgenden Beispiele der Arten von magnetischen Feldern zu:

<p>Permanentmagnet = Magnetfeld, das ohne äußere Einflüsse besteht Bewegte elektrische Ladungen = Magnetfeld, verursacht durch bewegte elektrische Ladungen Elektromagnet = Magnetfeld, das durch einen elektrischen Strom erzeugt wird Zwei einander abstoßende Stabmagnete = Wechselwirkung von zwei gleichfärmigen Magnetfeldern</p> Signup and view all the answers

Verbinden Sie die Magnetfeldkonzepte mit den entsprechenden Eigenschaften:

<p>Drehmoment = Kraftwirkung auf einen Magneten im Feld Stromstärke = Einfluss auf die Stärke des Magnetfelds Magnetneigung = Ausrichtung einer Magnetnadel im Magnetfeld Flussdichte = Stärke des Magnetfeldes an einem bestimmten Punkt</p> Signup and view all the answers

Ordnen Sie die Begriffe den jeweiligen Anwendungen im Magnetismus zu:

<p>Magnetfeld = Kraft, die auf sich bewegende Ladungen wirkt Magnetnadel = Instrument zur Bestimmung der Orientierung im Magnetfeld Zyklotron = Gerät zur Beschleunigung geladener Teilchen mittels Magnetfeldern Induktionsspannung = Spannung, die durch Änderung des Magnetfeldes erzeugt wird</p> Signup and view all the answers

Ordnen Sie die folgenden Begriffe den passenden Beschreibungen zu:

<p>Magnetfeld = Feld, das von einem magnetischen Material erzeugt wird Stabmagnet = Magnet, der in einem Magnetfeld ausgerichtet wird Rechte-Faust-Regel = Regel zur Bestimmung der Feldlinienrichtung um einen Leiter Magnetische Feldstärke H = Vektorielle Größe, die das Magnetfeld beschreibt</p> Signup and view all the answers

Ordnen Sie die folgenden physikalischen Konzepte ihren Formeln zu:

<p>Magnetische Feldstärke H = H = I / (2πa) Maximales mechanisches Drehmoment = T = F ⋅ r Stromstärke I = I = Q / t Magnetischer Fluss = Φ = B ⋅ A</p> Signup and view all the answers

Ordnen Sie die folgenden Begriffe den zugehörigen Anwendungen zu:

<p>Induktionsspannung Uind = Entsteht zwischen den Enden eines bewegten Leiterstabs Stabmagneten = Richtet sich im Magnetfeld aus Ladungsträger = Bewegen sich auf einer Kreisbahn in einem Magnetfeld Strom durch Leiter = Erzeugt ein konzentrisches Magnetfeld</p> Signup and view all the answers

Ordnen Sie die folgenden Größen ihren Eigenschaften zu:

<p>Kraft F = Beeinflusst den Bewegungspfad von Ladungsträgern Abstand a = Beeinflusst die Stärke des Magnetfeldes Stromstärke I = Erhöht die Magnetfeldstärke H linear Theta = Winkel zwischen Feldlinien und Bewegung</p> Signup and view all the answers

Ordnen Sie die folgenden Aussagen den dazugehörigen Fäden zu:

<p>Magnetisierung von Gegenständen = Gewöhnlich durch externe Magnetfelder Drehmoment T = Resultiert aus Wechselwirkung im Magnetfeld Rechts-Hand-Regel = Bestimmt die Richtung der Magnetfelder Magnetfeldlinien = Verlaufen immer von Nord- nach Südpol</p> Signup and view all the answers

Ordnen Sie die folgenden Regeln den entsprechenden Anwendungen im Magnetismus zu:

<p>Rechte-Faust-Regel = Zur Bestimmung der Richtung um einen Leiter Lorentz-Kraft = Wirkt auf bewegte Ladungsträger Lenzsche Regel = Bestimmt die Richtung der Induktionsspannung Induktionsprozess = Funktioniert durch Bewegung im Magnetfeld</p> Signup and view all the answers

Ordnen Sie die folgenden Begriffe zu ihren Definitionen zu:

<p>Das Magnetfeld eines Leiters = Verläuft in konzentrischen Kreisen um den Leiter Magnetische Wirkung des Erdmagnetfeldes = Beeinflusst Navigation und Tierwanderungen Homogenes Magnetfeld = Feld mit konstanter Feldstärke und -richtung Magnetische Feldlinien = Stellen die Richtung und Stärke des Magnetfeldes dar</p> Signup and view all the answers

Ordnen Sie die folgenden Begriffe den entsprechenden Formeln zu:

<p>Magnetische Feldstärke H = H = I / (2πa) Drehmoment T = T = Φ × F Stromstärke I = I = Q / t Magnetischer Fluss Φ = Φ = B ⋅ A</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Linke-Hand-Regel

Eine Regel, um die Richtung des Magnetfelds bei Stromfluss in einem Leiter zu bestimmen.

Rechte-Hand-Regel

Eine Regel, um die Richtung der Lorentz-Kraft bei einem bewegten Ladungsträger im Magnetfeld zu bestimmen.

Lorentz-Kraft

Die Kraft, welche auf eine bewegte elektrische Ladung im Magnetfeld wirkt.

Zyklon

Eine Vorrichtung, die geladene Teilchen mithilfe von Magnetfeldern auf Kreisbahnen beschleunigt.

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Elektromagnetische Induktion

Die Erzeugung von Spannung in einem Leiter durch ein sich änderndes Magnetfeld.

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Stromfluss

Die Bewegung von elektrischen Ladungen.

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Homogenes Magnetfeld

Ein Magnetfeld, dessen Feldstärke überall gleich ist.

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Umlauffrequenz

Die Anzahl der Umdrehungen pro Sekunde bei einer Kreisbewegung.

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Lenzsche Regel

Die induzierte Spannung in einer geschlossenen Leiterschleife erzeugt Ströme, welche ein Magnetfeld erzeugen, das der Änderung des magnetischen Flusses entgegenwirkt.

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Induktion in bewegten Leitern

Die Induktion entsteht durch die Bewegung eines Leiters in einem homogenen Magnetfeld.

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Induktionsspannung

Die Spannung, die durch die Änderung des magnetischen Flusses in einer Leiterschleife oder durch die Bewegung eines Leiters in einem Magnetfeld induziert wird.

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Magnetoskop

Ein kleines, drehbares Instrument mit einem Permanentmagneten, das zur Bestimmung von Nord- und Südpolen verwendet wird.

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Nordpol

Der Teil einer Magnetnadel, der sich in Richtung des magnetischen Nordpols der Erde ausrichtet.

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Südpol

Der Teil einer Magnetnadel, der sich in Richtung des magnetischen Südpols der Erde ausrichtet.

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Magnetometer

Ein Messgerät zur Bestimmung der Stärke eines Magnetfelds.

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Erdmagnetfeld

Das Magnetfeld, das die Erde umgibt, und das durch den flüssigen äußeren Erdkern erzeugt wird.

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Magnetismus

Eine physikalische Erscheinung, die sich als Kraftwirkung zwischen Permanentmagneten, magnetisierten Gegenständen und bewegten elektrischen Ladungen äußert.

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Magnetisches Feld

Die unsichtbare Kraftzone um einen Magneten oder eine bewegte elektrische Ladung, die auf magnetisierbare Materialien wirkt.

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Permanenter Magnet

Ein Stoff, der ein eigenes dauerhaftes Magnetfeld erzeugt.

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Magnetische Dipol

Ein winziger magnetischer Bereich, der mit einem Nord- und einem Südpol ausgestattet ist.

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Elektromagnetismus

Die Verbindung zwischen Elektrizität und Magnetismus: bewegte elektrische Ladungen erzeugen magnetische Felder.

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Elektrisches Feld

Ein Bereich im Raum, in dem Kräfte auf elektrische Ladungen wirken.

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Magnetische Felder - Beispiele

Beispiele für magnetische Felder sind die Felder von Stabmagneten, Hufeisenmagneten, Spulen mit Stromfluss und bewegten Ladungen.

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Magnetische Feldlinien

Linien, die die Richtung der magnetischen Kraft angeben. Die Dichte der Linien gibt die Stärke des Feldes an.

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Analoge zu elektrischen Dipolen

Magnetfelder können mit elektrischen Dipolen verglichen werden, da beides Kräfte im Raum erzeugen.

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Magnetisches Moment

Die magnetische Eigenschaft eines Objekts, die es ermöglicht, ein Magnetfeld zu erzeugen. Es ist ein Vektor und wird durch die Drehbewegung von geladenen Teilchen innerhalb des Objekts erzeugt.

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Spin

Die Eigendrehung von Elementarteilchen, wie zum Beispiel Protonen. Diese Drehung erzeugt ein magnetisches Moment.

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Stromdurchflossener Leiter

Ein Leiter, durch den ein elektrischer Strom fließt und der ein Magnetfeld um sich herum erzeugt.

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Magnetische Feldstärke H ⃗

Ein Maß für die Stärke eines Magnetfelds. Sie wird in Ampere pro Meter (A/m) gemessen.

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SI-Einheit

Das internationale Einheitensystem, das alle Einheiten in der Physik definiert. Für die magnetische Feldstärke ist die SI-Einheit A/m (Ampere pro Meter).

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Zentrifugalkraft

Die Kraft, die auf ein Objekt wirkt, das sich auf einer Kreisbahn bewegt und versucht, es von der Kreisbahn wegzuschleudern.

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Diamagnetismus - Effekt

Der Diamagnetismus ist eine Eigenschaft von Materialien, bei der sie ein magnetisches Feld abschwächen, wenn sie einem äußeren Magnetfeld ausgesetzt werden. Dieser Effekt ist immer vorhanden, wird aber oft durch andere magnetische Effekte überdeckt.

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Diamagnet im Magnetfeld

Wenn ein diamagnetischer Stoff in ein Magnetfeld gebracht wird, richtet er sich so aus, dass sein eigenes, induziertes Magnetfeld dem äußeren Magnetfeld entgegenwirkt.

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Flussdichte B im Diamagneten

Die magnetische Flussdichte B im Inneren eines Diamagneten ist geringer als im umgebenden Vakuum.

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Induktionsspule im Diamagneten

Der Spannungsstoß an einer Induktionsspule, die sich in einem Diamagneten befindet, ist geringer als im Vakuum.

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Induktionsstrom im Diamagneten

Das entgegengesetzte magnetische Moment, das ein Diamagnet im Magnetfeld erzeugt, führt zu einem induzierten Strom, der erst abklingt, wenn das Magnetfeld ausgeschaltet wird.

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Perfekter Diamagnet

Ein perfekter Diamagnet verdrängt das Magnetfeld vollständig aus seinem Inneren. Supraleiter sind Beispiele für perfekte Diamagnete.

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Ausrichtung der Magnete in Nichtmagneten

In nichtmagnetischen Materialien sind die Elementarmagnete ungeordnet und richten sich nicht in eine bestimmte Richtung aus.

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Magnetische Influenz

Die Ausrichtung magnetischer Dipole in einem Stoff durch ein äußeres Magnetfeld.

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Paramagnetismus

Ein Stoff ist paramagnetisch, wenn er sich in einem Magnetfeld schwach anzieht. Die magnetische Flussdichte im Stoff wird durch das Magnetfeld verstärkt.

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Magnetische Flussdichte

Die magnetische Flussdichte ist ein Maß für die Stärke eines Magnetfelds. Sie wird in Tesla (T) gemessen.

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Spannungsstoß

Ein Spannungsstoß ist eine kurzzeitige Spannungserhöhung.

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Ferromagnetismus

Ferromagnetische Stoffe, wie Eisen oder Stahl, werden stark von einem Magnetfeld angezogen. Die magnetische Flussdichte im Material wird durch das Magnetfeld erheblich verstärkt.

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Weiss'sche Bezirke

In ferromagnetischen Stoffen sind die magnetischen Momente der Elektronen in kleinen Bereichen, den Weiss'schen Bezirken, parallel ausgerichtet. Die Ausrichtung der Bezirke ist aber unregelmäßig.

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Permeabilitätszahl (μr)

Die Permeabilitätszahl gibt an, um wieviel die magnetische Flussdichte in einem Stoff im Vergleich zum Vakuum verstärkt wird.

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Temperaturbewegung

Die Temperaturbewegung beschreibt die ständige Bewegung von Atomen und Molekülen in einem Stoff.

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Magnetische Feldstärke (H)

Ein Maß dafür, wie stark der Körper versuchen wird sich nach dem Magnetfeld auszurichten. Sie gibt die Stärke des Felds an und entspricht dem Verhältnis zwischen dem maximalen mechanischen Drehmoment, das in einem Magnetfeld auf den Körper wirkt, und der Stärke des Magnetfelds.

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Wie wird die Magnetfeldstärke berechnet?

Die Berechnung der magnetischen Feldstärke ist analog zum elektrischen Dipol im elektrischen Feld. Das Kräftepaar, das auf den Stabmagneten wirkt, richtet ihn im Feld aus.

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Magnetfeld eines geraden Leiters

Das Magnetfeld um einen geraden Leiter verläuft in konzentrischen Kreisen um den Leiter. Die Richtung wird durch die Rechte-Faust-Regel bestimmt.

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Rechte-Faust-Regel

Mit der Rechte-Faust-Regel kann die Richtung der magnetischen Feldlinien um einen stromdurchflossenen Leiter bestimmt werden. Zeigt der Daumen der rechten Hand in Richtung des Stroms im Leiter, so zeigen die gekrümmten Finger der rechten Hand die Richtung der magnetischen Feldlinien.

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Abhängigkeit des Magnetfelds eines Leiters

Die Magnetfeldstärke nimmt linear mit der Stromstärke im Leiter zu und linear mit dem Abstand vom Leiter ab.

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Magnetische Feldstärke Einheit

Die magnetische Feldstärke wird in Ampere pro Meter (A/m) gemessen.

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Magnetische Feldstärke

Ein Maß für die Stärke eines Magnetfelds. Sie wird in Ampere pro Meter (A/m) gemessen.

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Wie wird ein Magnetfeld erzeugt?

Ein Magnetfeld kann durch eine bewegte elektrische Ladung, wie zum Beispiel einen Stromfluss in einem Leiter, oder durch den Spin von Elementarteilchen, wie Protonen, erzeugt werden.

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Wie unterscheidet sich die Kraft des Magnetfelds?

Die Kraft des Magnetfelds hängt von der Stärke des Stroms, der Geschwindigkeit der Ladung und der Anzahl der Spulenwindungen ab.

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Wie erzeugt man ein Magnetfeld?

Ein Magnetfeld kann erzeugt werden durch bewegte elektrische Ladungen (z.B. Stromfluss) oder durch den Spin von Elementarteilchen (z.B. Protonen).

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Maxwellsches Gesetz 1

Elektrische Felder werden durch elektrische Ladungen erzeugt (Coulombsches Gesetz).

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Maxwellsches Gesetz 2

Es existieren keine magnetischen Punktladungen (Monopole).

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Maxwellsches Gesetz 3

Veränderliche Magnetfelder erzeugen elektrische Spannungen bzw. Felder (Elektromagnetische Induktion).

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Maxwellsches Gesetz 4

Zeitlich veränderliche elektrische Felder erzeugen magnetische Felder (Durchflutungsgesetz).

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Biot-Savart-Kraft

Die Kraft, die auf einen stromdurchflossenen Leiter im Magnetfeld wirkt, berechnet sich mit F ⃗ = I ⋅ l ⃗× B ⃗ .

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Richtung der Lorentzkraft

Die Richtung der Lorentzkraft steht senkrecht zur Geschwindigkeit des Teilchens und zur Richtung des Magnetfelds.

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Kraftmaximum bei Lorentzkraft

Die Lorentzkraft ist maximal, wenn die Geschwindigkeit des Teilchens senkrecht zum Magnetfeld steht.

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Kraft bei paralleler Bewegung

Bewegt sich ein geladenes Teilchen parallel zu den Magnetfeldlinien, so wirkt keine Lorentzkraft auf das Teilchen.

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Lorentzkraft bei negativer Ladung

Bei negativer Ladung wirkt die Lorentzkraft in die entgegengesetzte Richtung!

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Wie wird die magnetische Feldstärke berechnet?

Die Berechnung der magnetischen Feldstärke ist analog zum elektrischen Dipol im elektrischen Feld. Das Kräftepaar, das auf den Stabmagneten wirkt, richtet ihn im Feld aus.

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Erdmagnetfeld Entstehung

Das Erdmagnetfeld entsteht durch die Konvektionsströmungen im flüssigen äußeren Erdkern. Diese Ströme aus geschmolzenen Metallen erzeugen ein Magnetfeld, ähnlich wie ein Elektromagnet.

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Konvektionsströmung im Erdkern

Durch die Erwärmung des flüssigen Erdkerns steigen heiße, leichtere Flüssigkeiten auf und kalte, dichtere sinken ab. Dieser Kreislauf wird als Konvektionsströmung bezeichnet.

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Wie beeinflusst die Erdrotation das Magnetfeld?

Die Erdrotation beeinflusst die Strömungen im Erdkern und verstärkt das Magnetfeld. Die Drehung verbiegt die Strömungen und sorgt für eine stärkere Induktion.

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Selbst-Erhaltung des Erdmagnetfelds

Das Magnetfeld verstärkt sich selbst: Das Magnetfeld induziert eine höhere Spannung, die einen stärkeren Stromfluss erzeugt. Dieser stärkere Strom verstärkt das Magnetfeld wieder.

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Deklination

Die Deklination ist der Winkel zwischen der magnetischen Nordrichtung und der geographischen Nordrichtung.

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Magnetfeldlinien

Magnetfeldlinien zeigen die Richtung der magnetischen Kraft an. Je dichter die Linien, desto stärker ist das Magnetfeld.

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Permanentmagnete

Permanentmagnete bestehen aus Metallen wie Eisen, Nickel oder Kobalt und erzeugen ein dauerhaftes Magnetfeld.

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Wie werden Permanentmagnete erzeugt?

Permanentmagnete werden durch Einwirken eines magnetischen Felds auf ferromagnetische Materialien hergestellt. Die Elementarmagnete im Material richten sich dann parallel aus.

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Eigenschaften von Permanentmagneten

Permanentmagnete haben ein stabiles Magnetfeld, können aber durch starkes Wechselfeld, Wärme oder Stöße entmagnetisiert werden.

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Elementarmagnete

Elementarmagnete sind Modelle für die kleinsten magnetischen Einheiten. Protonen, Elektronen und Neutronen haben magnetische Momente, die sich addieren können.

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Linke Faust Regel

Eine Regel, um die Richtung des Magnetfelds um einen stromdurchflossenen Leiter zu bestimmen. Zeigt der Daumen der linken Hand in Richtung des Elektronenflusses (von - nach +), dann zeigen die gekrümmten Finger die Richtung des Magnetfeldes.

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Magnetische Flussdichte (B)

Ein Maß für die Dichte des Magnetfelds. Sie wird in Tesla (T) gemessen.

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Welche Arten von Stoffen gibt es bezüglich ihres Verhaltens in einem Magnetfeld?

Diamagnetische Stoffe, Paramagnetische Stoffe und Ferromagnetische Stoffe.

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Diamagnetische Stoffe

Diamagnetische Stoffe werden von einem Magnetfeld schwach abgestoßen. Sie haben eine relative Permeabilität μr < 1.

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Paramagnetische Stoffe

Paramagnetische Stoffe werden von einem Magnetfeld schwach angezogen. Sie haben eine relative Permeabilität μr > 1.

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Ferromagnetische Stoffe

Ferromagnetische Stoffe werden durch ein Magnetfeld stark angezogen. Sie haben eine relative Permeabilität μr >> 1.

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Relative Permeabilität μr

Die relative Permeabilität μr gibt an, um wieviel die magnetische Flussdichte in einem Stoff im Vergleich zum Vakuum verstärkt wird.

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Transformator

Ein Transformator dient dazu, die Spannung eines Wechselstroms verlustlos zu ändern.

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Wechselstromgenerator

Ein Wechselstromgenerator erzeugt Wechselstrom durch die Bewegung eines Leiters in einem Magnetfeld.

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Magnetisches Feld eines geraden Leiters

Ein gerader, stromdurchflossener Leiter erzeugt ein Magnetfeld, dessen Feldlinien konzentrische Kreise um den Leiter bilden.

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Elektromagnetisches Feld

Ein Raumgebiet, in dem Kräfte auf bewegte elektrische Ladungen wirken.

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Darstellung von Magnetfeldern

Magnetfelder werden durch Feldlinien dargestellt. Die Feldlinien zeigen die Richtung der Kraft und ihre Dichte die Stärke.

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Magnetisches Feld vs. Elektrisches Feld

Sowohl magnetische als auch elektrische Felder beeinflussen Ladungen, aber die Art der Kraft ist unterschiedlich. Magnetische Kräfte wirken nur auf bewegte Ladungen.

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Berechnung der magnetischen Feldstärke

Die Berechnung der magnetischen Feldstärke ist analog zum elektrischen Dipol im elektrischen Feld. Das Kräftepaar, das auf den Stabmagneten wirkt, richtet ihn im Feld aus.

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Study Notes

Zusammenfassung der Magnetismus-Präsentation

  • Die Präsentation behandelt die Lehre von der Elektrizität und dem Magnetismus im Kontext der angewandten Medizinphysik. Es ist Teil 2 der Vorlesung.

Inhalt des Magnetismus-Abschnitts

  • Grundbegriffe: Magnetisches Feld, Arten von Magneten, Feldstärke, Flussdichte und Fluss.
  • Kräfte: Welche Kräfte wirken zwischen Magneten?
  • Magnetischer Dipol und magnetisches Moment: Definition und Erklärung.
  • Induktion: Der Prozess der Induktion.
  • Anwendungen: Beispiele für die Anwendung des Magnetismus im Kontext der Medizinphysik.

Magnetismus – Etwas zur Geschichte

  • Der Begriff Magnetismus stammt von Magnesia, einer Region in Kleinasien.
  • Im Altertum wurden permanente magnetische Gesteine (Magnetite) schon entdeckt.

Magnetismus – Definition

  • Der Magnetismus ist eine physikalische Erscheinung, die sich als Kraftwirkung zwischen Magneten, magnetisierten Materialien und bewegten elektrischen Ladungen manifestiert.
  • Permanentmagnete, magnetisierte bzw. magnetisierbare Gegenstände und bewegte elektrische Ladungen sind die Hauptursachen für das Auftreten eines Magnetfeldes.
  • Die Beschreibung des Magnetfelds erfolgt durch ein Feld.

Magnetische Kräfte

  • Unterschiedliche Pole ziehen sich an, gleiche Pole stoßen sich ab.

Magnetischer Dipol

  • Magnete bestehen immer aus zwei Polen: Nordpol und Südpol.
  • Nord- und Südpol eines Permanentmagneten lassen sich nicht trennen.
  • Permanentmagnete liegen immer als Dipol vor.

Magnetisches Feld

  • Die Darstellung eines Magnetfeldes erfolgt durch Feldlinien.
  • Feldlinien sind stets geschlossen.
  • Die Feldlinien verlaufen vom Nordpol zum Südpol.
  • Die Dichte der Feldlinien zeigt die Stärke der Kraftwirkung an.

Magnetisches Feld vs. Elektrisches Feld

  • Ein Vergleich zwischen magnetischen und elektrischen Feldern.

Magnetische Felder – Beispiele

  • Beispiele für magnetische Felder (z. B. Stabmagneten, zwei einander abstoßende Stabmagneten, stromdurchflossene Spulen und Hufeisenmagnete).

Magnetisches Feld – Nachweis

  • Magnetoskope und Magnetometer zur Messung der Feldstärke.
  • Magnetnadel auf Drillachse als Messinstrument.
  • Digitale Messgeräte stellen den Messwert dar.

Magnetfeld der Erde

  • Die Erde besitzt ein Magnetfeld, das sich als Dipol verhält.
  • Der geographische Nordpol der Erde entspricht dem magnetischen Südpol und umgekehrt.
  • Das Magnetfeld schützt vor hochenergetischen Teilchen aus dem Weltall.

Magnetfeld der Erde – Aufbau

  • Aufbau des mehrschichtigen Erdkerns, Innerer und Äußerer Erdkern in Bezug auf Magnetismus.
  • Konvektionsströme im flüssigen Erdkern generieren das Magnetfeld.

Magnetfeldlinien Österreich

  • Darstellung der Magnetfeldlinien in Österreich.
  • Die Deklination wird angegeben.
  • Die Magnetfeldstärke in Wien wird gemessen.

Magnetisches Moment – Ursachen

  • Bewegte elektrische Ladungen.
  • Jede Stromdichteverteilung.
  • Ebene Leiterschleifen.
  • Stromdurchflossene lange Spule.
  • Eigendrehimpuls (Spin) elektrisch geladener Elementarteilchen.

Magnetisches Moment

  • Maß für die Stärke des Dipols; Stärke, wie stark ein Körper versuchen wird, sich nach dem Magnetfeld zu richten.

Kraft auf stromdurchflossene Leiter

  • Ein stromdurchflossener Leiter erzeugt ein Magnetfeld.
  • Ein Pol eines Permanentmagneten erzeugt eine Kraftwirkung auf den Leiter.
  • Aktion = Reaktion

Biot-Savart-Kraft

  • Die Berechnungsformel für Kraft auf Leiter

Lorentz-Kraft

  • Kraft, die auf eine bewegte Ladung in einem Magnetfeld wirkt.
  • Berechnungsformel für die Lorentz-Kraft.
  • Anwendung der Lorentz-Kraft und wie diese bestimmt wird.

Anwendungen

  • Anwendungen elektromagnetischer Induktion und Kraft

Induktion

  • Erzeugung von Spannung bzw. Ladungstrennung in ruhenden Leitern durch sich ändernde Magnetfelder und bei bewegten Ladungen in ruhenden magnetischen Feldern.

Induktion in einer Spule

  • Es wird eine Spule aus mehreren einzelnen Ringen gebildet.
  • Bewegt man einen Permanentmagneten zu einer Spule, erzeugen sich elektrische Spannungen.

Induktion in bewegten Leitern

  • Induktion durch Bewegung eines Leiters in einem homogenen Magnetfeld.

Induktion - Anwendungen

  • Wandlung von kinetischer in elektrische Energie.

Beispiel - Wechselstromgenerator

  • Prinzip eines Wechselstromgenerators.

Beispiel - Transformator

  • Prinzip eines Transformators.

Einteilung nach Verhalten in Magnetfeldern

  • Die Einteilung von Materialien in Diamagneten, Paramagneten und Ferromagneten.

Verhalten von Materialien in Magnetfeldern

  • Einbringen verschiedener Stoffe in einer Induktionspule.

Magnetische Permeabilität

  • Eigenschaften von Diamagneten, Paramagneten und Ferromagneten

Diamagnetische Stoffe

  • Beispiele für Diamagnetische Stoffe.
  • Wirkung im Magnetfeld und wie sich der Stoss an der Induktionsspule beim Einbringen eines Diamagneten verhält.

Paramagnetische Stoffe

  • Beispiele für paramagnetische Stoffe.

Ferromagnetische Stoffe

  • Verstärkung der magnetischen Flussdichte, Effekt sehr deutlich.

Ausrichtung der Magnete

  • In nichtmagnetischen Stoffen sind Elementarmagnete ungeordnet.
  • Äußeres Magnetfeld erzeugt die Ausrichtung.

Zusammenfassung der Maxwell-Gleichungen

  • Beschreibungen der eleiktrischen und magnetischen Felder und deren Beziehung зueinander.

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