Magnetisches Feld und magnetische Feldlinien

Magnetisches Feld

Wir haben gesehen, dass sich die Kraft, die zwischen Magneten bzw. zwischen Magneten und ferromagnetischen Stoffen wirkt, über eine gewisse Distanz hinweg ohne Berührung und auch durch andere (nicht ferromagnetische) Stoffe hindurch fortpflanzt. In der Nähe eines Magneten hat der Raum also einen besonderen Zustand, in diese Kraftwirkung zu beobachten ist.

Einen solchen Raumzustand bezeichnet man als Feld bzw. Kraftfeld.

Ein anderes Dir bereits bekanntes Kraftfeld ist das Schwerefeld der Erde (Gravitationsfeld): Im Gravitationsfeld wirkt eine Kraft auf alle Körper, die eine Masse haben bzw. zwischen verschiedenen Massen. Diese Kraft wirkt ebenfalls ohne Berührung zwischen zwei oder mehreren Körpern und über große Distanzen. Wenn wir uns sehr weit von der Erde entfernen, wird die Anziehungskraft kleiner, d.h. das Feld wird schwächer. Das gilt auch für ein magnetisches Feld (Magnetfeld). Damit kann man ein Magnetfeld folgendermaßen definieren:

Magnetische Feldlinien

Kraftfelder kann man wie Kräfte nicht direkt sehen. Man kann nur die Wirkungen in ihnen beobachten. Dadurch lässt sich ein Bild davon machen, wie bzw. in welche Richtung die Kraft innerhalb eines Feldes wirkt.

Um sich ein Bild von einem Magnetfeld zu machen, kann man kleine Objekte, auf die im Magnetfeld eine Kraft wirkt, um einen Magneten herum platzieren und die Kraftwrkung auf diese beobachten. Dazu eignet sich unser Modell mit den vielen kleinen Kompassnadeln:

Wir schieben einen Stabmagneten in diese Anordnung hinein und schauen uns die Stellung der Kompassnadeln an:

Man kann erkennen, dass alle Magnetnadeln vom Südpol des Stabmagneten weg zeigen und zum Nordpol hin zeigen. Im Bereich zwischen den Polen zeigen sie parallel zum Magneten. Würde man die Richtungen der einzelnen Kompassnadeln miteinander verbinden, so würden sich Linien ergeben, die bogenförmig vom Südpol zum Nordpol verlaufen. Diese Linien nennt man magnetische Feldlinien. Sie zeigen immer in Richtung des Magnetfeldes.

Eine andere Möglichkeit, Magnetfelder sichtbar zu machen, ist, die Fläche um einen Magneten herum mit Eisenpulver zu betreuuen. Die Eisenspäne bilden Ketten und ordnen sich entlang der Feldlinien an. Das folgende Bild zeigt einen Stabmagneten, der unter einer Plexiglasscheibe platziert, wurde. Anschließend wurde diese mit Eisenpulver betreut:

Feldlinienbilder

Hinweis:

Bei magnetischen Feldlinien handelt es sich wie beim Elementarmagnetenmodell um eine Modellvorstellung. Magnetische Feldlinien exisitieren nicht wirklich, sie dienen lediglich als zeichnerisches Hilfsmittel zur Darstellung von Magnetfeldern.

Die folgende Abbildung zeigt das Feldlinienbild eines Stabmagneten:

Neben der Richtung des Magnetfeldes kann man anhand der Feldlinien auch eine Aussage über die Stärke des Feldes treffen:

Wie wir wissen, ist die magnetische Kraft an den Polen am stärksten, also muss auch das Magnetfeld dort am stärksten sein. Im Feldlinienbild erkennt man, dass die Feldlinien an den Polen am dichtesten sind und im größeren Abstand vom Magneten auseinander laufen. Man kann also sagen:

Je dicher die Feldlinien sind, umso stärker ist das Magnetfeld.

Dabei geht es nicht um die absolute Zahl an Feldlinien. Wir können so viele Feldlinien zeichnen wie wir wollen, theoretisch unendlich viele. Doch egal, wie viele Feldlinien wir zeichnen, die Dichte der Feldlinien relativ zueinander bleibt gleich.

weitere Feldlinienbilder folgen