Magnetisches Feld

Das magnetische Feld

Das magnetische Feld (H-Feld) entsteht überall dort, wo elektrischer Strom fließt. Es ist neben dem elektrischen Feld die zweite Komponente des elektromagnetischen Feldes.

Magnetische Feldlinien um einen Leiter

Frage EB201: Wenn Gleichstrom durch einen geraden Leiter fließt, bilden die magnetischen Feldlinien konzentrische Kreise um den Leiter.

Merke: Magnetische Feldlinien sind immer geschlossene Schleifen - sie haben keinen Anfang und kein Ende. Bei einem geraden Leiter sind das konzentrische Kreise.

Homogenes Feld in der Spule

Frage EB202: Im Inneren einer langen Zylinderspule bildet sich bei Gleichstrom ein homogenes magnetisches Feld.

Homogen bedeutet:
• Überall gleich stark
• Gleiche Richtung
• Feldlinien parallel

Außerhalb der Spule:
• Streufeld
• Inhomogen
• Feldlinien schließen sich

Berechnung der magnetischen Feldstärke

Frage EB203: Die magnetische Feldstärke H im Ringkern berechnet sich mit:

Formel: $H = \frac{N \cdot I}{\pi \cdot D}$

$H$ = Magnetische Feldstärke in A/m
$N$ = Anzahl der Windungen
$I$ = Stromstärke in A
$D$ = Mittlerer Durchmesser in m

Beispiel EB203: Ringkern

Gegeben:
• $N = 6$ Windungen
• $I = 2{,}5\,\text{A}$
• $D = 2{,}6\,\text{cm} = 0{,}026\,\text{m}$

Rechnung:
$H = \frac{N \cdot I}{\pi \cdot D} = \frac{6 \cdot 2{,}5}{\pi \cdot 0{,}026} = \frac{15}{0{,}0817} = \mathbf{183{,}6\,\text{A/m}}$

Ferromagnetische Stoffe

Frage EB204: Nur bestimmte Materialien sind ferromagnetisch - sie verstärken das Magnetfeld erheblich.

Ferromagnetische Elemente bei Raumtemperatur:
• Eisen (Fe) ✓
• Kobalt (Co) ✓
• Nickel (Ni) ✓

NICHT ferromagnetisch: Kupfer, Aluminium, Chrom, Gold, Silber

💡 Merkhilfe: Ferromagnetisch → Fe (Eisen) + Cobalt + Nickel

Kupfer- und Aluminium-Kerne

Frage EB205: Warum verringert ein Kupfer- oder Aluminium-Kern die Induktivität einer HF-Spule?

Erklärung: Bei Hochfrequenz entstehen im leitfähigen Kern Wirbelströme. Diese erzeugen ein Gegenfeld, das verhindert, dass das Magnetfeld in den Kern eindringt. Der wirksame Feldquerschnitt wird kleiner → die Induktivität sinkt.

⚠️ Achtung Falle: Kupfer und Aluminium sind NICHT ferromagnetisch! Sie "kurzschließen" das Feld auch nicht. Der Effekt basiert auf Wirbelströmen bei HF.

Magnetische Feldlinien bei Antennen

Frage EB206: Bei einer Vertikalantenne bilden die magnetischen Feldlinien horizontale, konzentrische Kreise um den Strahler.

Magnetische Feldlinien (H)

• Geschlossene Kreise
• Horizontal um Vertikalantenne
• Entstehen durch Stromfluss

Elektrische Feldlinien (E)

• Haben Anfang und Ende
• Vertikal bei Vertikalantenne
• Entstehen durch Spannung

Zusammenfassung für die Prüfung

Frage	Thema	Richtige Antwort
EB201	Feldlinien um Leiter	Konzentrische Kreise
EB202	Feld in Zylinderspule	Homogenes magnetisches Feld
EB203	H im Ringkern	183,6 A/m ($H = \frac{N \cdot I}{\pi \cdot D}$)
EB204	Ferromagnetisch	Eisen (+ Kobalt, Nickel)
EB205	Cu/Al-Kern bei HF	Wirbelströme → Feld kann nicht eindringen
EB206	Feldlinien Antenne	Magnetische Feldlinien (geschlossene Kreise)

Wissenskontrolle

0 / 6 Fragen richtig

EB201

Wenn ein konstanter Gleichstrom durch einen gestreckten Leiter fließt, sind die ...

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EB202

Welches Feld stellt sich im Inneren einer langen Zylinderspule bei Fließen eines Gleichstroms näherungsweise ein?

🔍

EB203

Ein Ringkern hat einen mittleren Durchmesser von 2,6 cm und trägt 6 Windungen Kupferdraht. Wie groß ist die mittlere magnetische Feldstärke im Ringkern, wenn der Strom 2,5 A beträgt?

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EB204

Welcher der nachfolgenden Werkstoffe ist bei Raumtemperatur ein ferromagnetischer Stoff?

EB205

Welcher Effekt verringert die Induktivität einer von hochfrequentem Strom durchflossenen Spule beim Einführen eines Kupfer- oder Aluminiumkerns?

EB206

Wie werden die mit X gekennzeichneten Feldlinien einer Vertikalantenne bezeichnet?

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