Magnetische Flussdichte

Ähnlich wie die magnetische Feldstärke H beschreibt auch die magnetische Flussdichte B die Eigenschaften eines magnetischen Feldes. Mit Hilfe dieser physikalischen Größe lassen sich Stärke und Richtung eines magnetischen Feldes angeben. Die magnetische Flussdichte wird in der Einheit Tesla (T) angegeben.

Magnetische Flussdichte

Wie eingangs beschrieben, beschreiben die magnetische Flussdichte B und magnetische Feldstärke H ein magnetisches Feld. Die magnetische Flussdichte B beschreibt dabei die Dichte der Feldlinien, wobei gilt: Je dichter die Feldlinien sind, desto größer ist die magnetische Flussdichte.

Die magnetische Flussdichte und Feldstärke stehen miteinander im Zusammenhang. Die magnetische Feldstärke H ist dabei folgendermaßen mit der magnetischen Flussdichte verknüpft:

B=μ0 • μ•H

beide Größen sind also durch das Produkt aus magnetischer Permeabilitätskonstanten des Vakuums µ0 und einer materialspezifischen magnetischen Permeabilitätskonstanten µ verknüpft.

Herleitung der Formel für die magnetische Flussdichte B

Wim Kapitel “Lorentz-Kraft” bzw. “Bewegte Teilchen im Magnetfeld” beschrieben, wird auf einen stromdurchflossenen Leiter im Magnetfeld eine Kraft, die sogenannte Lorentz-Kraft ausgeübt. Hierzu gibt es viele Schulversuche, nachfolgend sehen wir uns nur die Ergebnisse dieser Versuche an:

  • Bei konstanter Länge l des stromdurchflossenen Leiters ist die Kraft F auf den Leiter in einem homogenen Magnetfeld umso größer, je größer die Stromstärke I im Leiter ist. Es gilt daher: F ~ I

 

  • Fließt durch den Leiter ein Strom (der Leiter befindet sich komplett im Magnetfeld) mit konstanter Stromstärke, so ist die Kraft F, die auf den stromdurchflossenen Leiter wirkt, umso größer, je größer die Länge l des Leiters ist. Es gilt: F ~ l

 

  • Weitere Experimente, zeigen, dass die Kraft, die auf dem Leiter wirkt, umso großer ist, je größer das Produkt aus Länge l und durchflossener Stromstärke I des Leiters ist. Es gilt: F ~ I · l

 

  • Die Richtung der (Lorentz-) Kraft F ist senkrecht zur Stromrichtung.

Daraus können wir die Formel zur Bestimmung der magnetischen Flussdichte bestimmen:

magnetische Flussdichte

Magnetische Flussdichte – Testfragen/-aufgaben

1. Was versteht man unter der magnetischen Flussdichte?

Die magnetische Flussdichte, oft auch als Magnetfeldstärke bezeichnet, gibt an, wie stark das magnetische Feld an einem bestimmten Ort ist. Sie wird in der Einheit Tesla (T) gemessen.

2. Durch welche Einheit wird die magnetische Flussdichte gemessen?

Die Einheit der magnetischen Flussdichte ist das Tesla (T).

3. Welches physikalische Symbol wird für die Magnetische Flussdichte verwendet?

Das physikalische Symbol für die magnetische Flussdichte ist B.

4. Welchen Einfluss hat die magnetische Flussdichte auf elektrisch geladene Teilchen?

Die magnetische Flussdichte beeinflusst die Bewegung von elektrisch geladenen Teilchen, indem sie eine Kraft auf diese ausübt.

5. Können auch ungeladene Teilchen durch eine magnetische Flussdichte beeinflusst werden?

Nein, ungeladene Teilchen werden von einer Magnetfeld nicht beeinflusst.

6. Was wird durch die magnetische Flussdichte in einem Ferromagneten beschrieben?

Die magnetische Flussdichte beschreibt in einem Ferromagneten die Dichte der magnetischen Feldlinien bzw. die Stärke des magnetischen Feldes.

7. Wie hängen die magnetische Flussdichte und der magnetische Fluss zusammen?

Der magnetische Fluss ist das Produkt aus der magnetischen Flussdichte und der Fläche, durch die das Magnetfeld hindurchtritt.

8. Wie lässt sich die magnetische Flussdichte ändern?

Die magnetische Flussdichte lässt sich durch Änderung des Magnetfeldes oder durch Bewegung in einem magnetischen Feld ändern.

9. Welchen Einfluss hat eine hohe magnetische Flussdichte auf die Bewegung von Elektronen in einem Leiter?

Bei einer hohen magnetischen Flussdichte werden die Elektronen in einem Leiter stärker abgelenkt und ihre Bewegungsrichtung ändert sich.

10. Wie wird die magnetische Flussdichte in MRI-Geräten genutzt?

Bei der Magnetresonanztomographie (MRI) erzeugt ein sehr starkes Magnetfeld eine hohe magnetische Flussdichte, die zur Erzeugung von Bildern des Inneren des Körpers genutzt wird.

Autor: , Letzte Aktualisierung: 27. Juli 2023