Elektrische Ströme

Elektrische Ströme sind physikalische Phänomene, die durch die Bewegung von Ionen oder Elektronen entstehen. Elektrischer Gleichstrom ist dasselbe wie Gleichstrom, da er, wie der Name schon sagt, eine direkte Magnetisierung aufweist. Der elektrische Strom wird durch das OHM'sche Gesetz bestimmt.

I = V/R

V = Spannung

R = Widerstand

Die Maßeinheit für den elektrischen Strom ist Ampere (A).

Arten von elektrischen Strömen

Es gibt verschiedene Arten von Strömen: dreiphasig, sinusförmig, quasi-stationär, einphasig und Wirbelstrom.

Die wichtigsten sind jedoch: Gleichstrom und Wechselstrom.

Gleichstrom ist eine Art von elektrischem Strom, der sich nur in eine Richtung bewegt. Darüber hinaus hat es eine konstante Polarität.

Merkmale eines elektrischen Stroms

• Sie hängt von der elektrischen Spannung und dem Widerstand eines Leiters ab.

• Der elektrische Strom wird mit dem Galvanometer gemessen, einem Instrument, das in Ampere kalibriert wird.

• Die tatsächliche Richtung des elektrischen Stroms hängt von der Art des Pols ab, den er hat. Konventionell gesprochen, folgt Gleichstrom positiven Ionen. Metalle haben eine negative Polarität, die es den Elektronen erleichtert, in das Material einzudringen.

Der elektrische Strom von Materialien

In einem elektrischen Strom finden wir leitende Materialien wie Metall und Eisen. Darüber hinaus gibt es Isoliermaterialien wie Gummi oder Kunststoff. Wie der Name schon sagt, lässt das eine die Leitung von elektrischem Strom zu und das andere nicht. Außerdem gibt es Halbleiter, bei denen wir wählen können, ob sie leitend oder isolierend sind.

Welcher Zusammenhang besteht zwischen elektrischem Strom und Widerstand?

Je größer die Auswahl, die Länge des Verbinders und die Art des Materials, desto größer ist der Widerstand im Verhältnis zum Material.

Anwendungen von elektrischen Strömen

Elektrischer Strom hat sorgt für vier Effekte:

• Heizwirkung: Ofen

• Lichteffekt: Leuchtstofflampen. Die Elektronen, die durch den elektrischen Strom zirkulieren, erzeugen Licht, das der Ursprung der Glühbirne ist.

• Magnetische Wirkung: Elektromotoren

• Chemische Wirkung: Elektrolyse von Wasser.

Die Quelle des Magnetfeldes wird durch magnetische Energie erzeugt. Es gibt drei Quellen zur Erzeugung eines Magnetfeldes:

• Dauermagnet: Das Magnetatom hat Elektronen, die um den Kern herum rotieren und ein Magnetfeld erzeugen.

• Stromführender Leiter: In diesem Fall handelt es sich um einen Draht, in dem der Strom zirkuliert und so ein Magnetfeld erzeugt.

• Elektromagnet: Diese Quelle erzeugt das Magnetfeld, wenn der Strom durch den Draht fließt.

Art des Magnetfeldes

Es gibt zwei Arten von Magnetfeldern:

• Ein statisches Magnetfeld = erzeugt feste elektrische Ladungen im Raum. Das statische Magnetfeld verwendet Gleichstrom.

• Ein zeitlich veränderliches Magnetfeld = verwendet Wechselstrom und ist mit zeitlichen Veränderungen im Fluss eines Magnetfeldes verbunden

Die Quelle des Magnetfelds wird mit Hilfe der Gesetze von Biot-Savart ermittelt, wenn es durch ein Stromelement erzeugt wird. Das Biot-Savart-Gesetz stellt den Zusammenhang zwischen Magnetfeldern und den sie erzeugenden Strömen her. Bei Vorhandensein einer Magnetspule hingegen wird das Ampere'sche Gesetz angewendet. Mit dem Ampere'schen Gesetz kann man dank der elektrischen Ströme die Magnetfelder kennen.

Elektrische Felder vs. magnetische Felder

Wenn die elektrische Ladung in Bewegung ist, erzeugt sie zwei Arten von Feldern: das elektrische Feld und das magnetische Feld. Obwohl diese beiden Felder gemeinsame Merkmale haben, wie z. B. die abnehmende Intensität, wenn man sich von der elektrischen Quelle entfernt, lassen sich einige Unterschiede feststellen:

1. Das elektrische Feld hat eine Quelle, nämlich die elektrische Spannung, während das magnetische Feld der elektrische Strom ist.


2. Die Stärke eines elektrischen Feldes wird in Volt pro Meter gemessen, während Magnetfelder in Ampere gemessen werden.


3. Bei elektrischen Feldern kann die elektrische Quelle ausgeschaltet werden, und das elektrische Feld funktioniert weiter, im Gegensatz zu magnetischen Feldern, die ohne eingeschaltete magnetische Quelle nicht funktionieren können.

Vom Standpunkt des elektromagnetischen Feldes aus betrachtet, lässt sich folgendes Feststellen:

1. Natürliche Quellen elektromagnetischer Felder: Die elektrischen Felder, die entstehen, sind auf die Bereitstellung von Argar in Gebieten zurückzuführen, die aufgrund natürlicher Effekte wie Stürme aus der Atmosphäre stammen.


2. Künstliche Quellen elektromagnetischer Felder: Diese künstlichen Quellen sind für Anwendungen wie Röntgenstrahlen bestimmt.

Wie kann man die Stärke des Magnetfelds eines Magneten bestimmen?

Ein Magnetfeld ist ein Kraftraum, der durch einen Magneten aufgrund seiner elektrischen Ladungen um ihn herum entsteht.

Magnetfelder können je nach Entstehungsquelle in verschiedene Klassen eingeteilt werden:

• Magnetische Felder: Diese Art von Magnetfeld entsteht auf natürliche Weise durch den Spin, also durch die Bewegung der Elektronen um den Atomkern und die Achse.

• Elektrische Magnetfelder: Diese Art der Magnetfelderzeugung beruht auf den durch die Aktivität des elektrischen Stroms erzeugten Ladungen. Diese Art von Magnetfeld ist charakteristisch für Elektromagnete.

Magnetische Felder können auf zwei Arten veranschaulicht werden:

Vektorfeld: Diese Art der Darstellung des Magnetfeldes setzt sich aus mehreren Vektoren zusammen, die innerhalb eines Quadrats liegen. Im Vektorfeld ist jeder Vektor in dieselbe Richtung gerichtet, in die ihn ein Kompass weisen würde.

Feldlinien: Diese andere Art der Darstellung des Magnetfelds erfordert kein Quadrat. Außerdem sind die Vektorlinien mit dünnen Linien verbunden.

Was ist die magnetische Feldstärke?

Die magnetische Feldstärke bezieht sich auf die Größe der magnetischen Kräfte, die sich aus zwei Faktoren zusammensetzt:

• Magnetische Erregung oder auch H-Feld genannt: Dies ist die Stärke des Magnetfeldes, die die Verbindung des Magnetfeldes mit den entsprechenden elektrischen Quellen herstellt.

• Magnetische Induktion oder auch B-Feld genannt: Die magnetische Feldstärke, die das Feld in Abhängigkeit von der Wirkung elektrischer Ladungen fokussiert.

Um die Magnetfeldstärke zu messen, braucht man ein Magnetometer, d.h. ein Instrument, mit dem man die Stärke und Richtung des Magnetfeldes messen kann.

Die Stärke des Magnetfelds (H) in einer Spule hängt von der magnetomotorischen Kraft (N-I) ab. Sie kann durch das Faraday'sche Gesetz bestimmt werden und ist durch folgende Formel bekannt:

H = (N-I)/l

N = Windung einer Spirale

I = Intensität des Feldstroms

l = Länge der Spule

Umso weiter die Magnetfeldlinien voneinander entfernt sind, umso länger muss die Spule sein, was zu einer schwächeren Magnetfeldstärke führt. Um eine konstante magnetomotorische Kraft zu erreichen, muss die magnetische Feldstärke umgekehrt proportional zur durchschnittlichen Länge der Linien im Magnetfeld sein.

Magnetostatik

Die Magnetostatik ergibt sich aus der Verbindung von Magnetismus und Statik. Zum ersten Mal sehen wird Sie Ende des 19. Jahrhunderts von Arthur Gordon erwähnt.

Die Magnetostatik ist ein Teilgebiet der Physik, das sich mit zeitlich unveränderlichen Magnetfeldern befasst. Die Magnetostatik umfasst alles von Magneten bis hin zu Elektromagneten.

Es gibt verschiedene Arten der Magnetostatik:

• Strom- oder spannungsgesteuerte Spulen

• Strompfade und Spulensegmente

• Dauermagnete

• Stationäre Stromfelder

• Campo de corriente estacionario

Magnetostatische Energie ist die Energie, die im statischen Feld gespeichert ist. Magnetisierung bedeutet in diesem Fall jedoch nicht, dass sie statisch ist, sondern dass sie sich nicht leicht verändern lässt.

Magnetostatische Energie wird durch die Bildung von Domänen erzeugt. Die Energie pro dieser Volumeneinheit E_m ist:

-µ₀ = die Permeabilität im Vakuum (4π10^-7 H/m).

Vektor von m = Impuls pro Volumeneinheit des Bereichs unter dem H-Feld

Vektor von H = Magnetfeld des Bereichs

Diese magnetostatische Energie kann aufgrund der Struktur der Domänen, die keinen externen magnetischen Fluss zulässt, auf Null reduziert werden.

Im Gegensatz zur Elektrostatik befasst sich die Magnetostatik mit der Untersuchung von Magnetfeldern, in denen der Strom konstant ist.

Eine der wichtigsten Anwendungen der Magnetostatik ist der Elektromotor. Er kann in verschiedenen Haushaltsgeräten verwendet werden. Sie ist auch in Transformatoren, Klingeln und vielen anderen Alltagsgeräten zu finden.

Wie werden Magnetfelder gemessen?

Magnetostatische Felder werden wie folgt gemessen:

• Gouy-Waage: Mit diesem Instrument kann man die magnetische Suszeptibilität einer bestimmten Probe messen. Diese Waage misst das Gewicht in dem Moment, in dem es von der Magnetfeldzone der Pole angezogen wird, und das andere in dem Moment, in dem es abgestoßen wird, um sie zu vergleichen.

• Magnetometer: Ein Instrument, mit dem man sowohl die Richtung als auch die Stärke eines Magnetfeldes messen kann.

Die magnetostatischen Gleichungen ermöglichen es uns, ihr Verhalten zu kennen. Deshalb gelten die folgenden magnetostatischen Gesetze:

Die Magnetisierung von quadratischen Neodym-Magneten ist diametral magnetisiert.

Die gebräuchlichste und am häufigsten anzutreffende Anwendung der Magnetostatik ist der Mikromagnetismus in Form eines magnetischen Aufzeichnungsgeräts.