Wissenstest - Elektrische und magnetische Felder

Elektrische und magnetische Felder existieren nicht nur in der Technik, sondern auch in der Natur. Beispiele dafür sind das magnetische Feld der Erde oder elektrische Felder zwischen Wolken oder zwischen einer Wolke und der Erde, die zu einem Blitz führen können.

Eine wichtige physikalische Grundlage für die gesamte Elektrotechnik ist die elektromagnetische Induktion. Sie wird bei Generatoren und bei Transformatoren genutzt. Mit dem Test wird grundlegendes Wissen aus dem genannten Themenbereich überprüft.

Hier kannst du dich selbst testen. So kannst du dich gezielt auf Prüfungen und Klausuren vorbereiten oder deine Lernerfolge kontrollieren.

Multiple-Choice-Test zum Thema "Physik - Elektrische und magnetische Felder".

Viel Spaß beim Beantworten der Fragen!

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Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH): "Wissenstest - Elektrische und magnetische Felder." In: Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH). URL: http://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/physik/artikel/wissenstest-elektrische-und-magnetische-felder (Abgerufen: 20. May 2025, 13:50 UTC)

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Teilchenbeschleuniger

Zur Untersuchung von Elementarteilchen und ihren Wechselwirkungen untereinander sowie mit Stoffen nutzt man Teilchenbeschleuniger unterschiedlicher Bauart. Ziel ist es, Erkenntnisse über die Struktur der Materie im subatomaren Bereich zu gewinnen. Wichtige Arten von Beschleunigern sind Linearbeschleuniger, Zyklotrone, Synchronzyklotrone und Synchrotrone.
Dabei werden geladene Teilchen (Elektronen, Protonen, Ionen) durch elektrische Felder stark beschleunigt und als „Geschosse“ genutzt. Zusätzlich kann man sie durch magnetische Felder auf kreis- bzw. spiralförmigen Bahnen halten. Die Wechselwirkungen mit anderen Teilchen oder Stoffen werden registriert und ausgewertet. Untersuchungen mit Teilchenbeschleunigern haben in den letzten Jahrzehnten zu einer erheblichen Vertiefung der Erkenntnisse über die Struktur der Materie geführt.

Das Induktionsgesetz

Das Induktionsgesetz ist ein grundlegendes physikalisches Gesetz und die Grundlage für die Wirkungsweise solcher Geräte wie Transformatoren und Generatoren. In Worten kann man es so formulieren:
In einer Spule wird eine Spannung induziert, wenn sich das von der Spule umfasste Magnetfeld ändert. Der Betrag der Induktionsspannung ist umso größer, je schneller sich das von der Spule umfasste Magnetfeld ändert.
Eine allgemeine mathematische Formulierung des Induktionsgesetzes lautet:
$U_{i} = - N \cdot \frac{d φ}{d t} oder U_{i} = - N \cdot \frac{d (B \cdot A)}{d t}$
Aus dieser allgemeinen Formulierung kann man alle wesentlichen Spezialfälle ableiten, insbesondere auch diejenigen, die der Wirkungsweise von Transformatoren und Generatoren zugrunde liegen.

Magnetfeld der Erde

Unsere Erde ist ein großer Magnet. Allerdings ist die mittlere Stärke des Magnetfeldes der Erde relativ gering. Sie beträgt nur etwa 50 mT. Trotz dieses geringen Wertes richtet sich eine frei bewegliche Magnetnadel entsprechend des Verlaufes der Feldlinien aus. Da die geografischen Pole und die Magnetpole der Erde in grober Näherung eine ähnliche Lage haben, kann die Ausrichtung einer Magnetnadel zur Bestimmung der Himmelsrichtung mithilfe eines Kompasses genutzt werden. Das Feld in der Nähe der Erdoberfläche ähnelt dem eines Stabmagneten, in größerer Entfernung treten aufgrund des Sonnenwindes erhebliche Verformungen auf.
Die Lage der Magnetpole ist nicht konstant. In großen Zeiträumen können auch Umpolungen des Erdmagnetfeldes auftreten.

Magnetisches Feld

Der besondere Zustand des Raumes um Dauermagnete sowie um stromdurchflossene Leiter und Spulen, in dem auf andere Magnete oder Körper aus ferromagnetischen Stoffen Kräfte ausgeübt werden, wird als magnetisches Feld bezeichnet. Solche Magnetfelder können sehr unterschiedliche Formen und verschiedene Stärken haben. Magnetische Felder können wir mit unseren Sinnesorganen nicht erfassen, sie sind nur an ihren Wirkungen erkennbar. Das gilt insbesondere auch für das ständig vorhandene, relativ schwache Magnetfeld der Erde, die ein großer Dauermagnet ist.
Magnetfelder können wie andere Arten von Feldern mithilfe von Feldlinienbildern oder feldbeschreibenden Größen charakterisiert werden. Sie können auf andere Körper einwirken, können aber auch abgeschirmt werden.

Magnetische Flaschen und magnetische Linsen

Geladene Teilchen, die sich in einem Magnetfeld bewegen, werden durch dieses Magnetfeld aufgrund der dann wirkenden LORENTZ-Kraft beeinflusst. Unter geeigneten Bedingungen bilden die geladenen Teilchen geschlossene Bahnen, werden also durch das Magnetfeld in einem bestimmten Raumbereich gehalten. Man spricht dann von einer magnetischen Flasche.
Die Beeinflussung von bewegten geladenen Teilchen durch Magnetfelder kann auch genutzt werden, um Anordnungen zu schaffen, die auf Elektronen oder andere geladene Teilchen ähnlich wie eine optische Linse wirken. Man spricht dann von einer magnetischen Linse, die z.B. bei Elektronenmikroskopen oder Fernsehbildröhren angewendet wird.

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