3 Magnetismus: *3.1 Grunderscheinungen* - *3.2 Lorenzkraft* - *3.3 Ströme & Magnetfelder* - *3.4 Materie im Magnetfeld*

3.1 Grunderscheinungen in Experimenten

• Kraftwirkung
• Ausrichtung von Magneten in einem Feld
• Magnetpole treten paarweise auf
• Verschiedene Stoffe werden magnetisch
• Ströme verursachen Magnetfelder
• Magnetische Feldlinien sind geschlossene Linien
• Magnetfelder wirken auf bewegte elektrische Ladungen

3.2 Lorentzkraft, Kraft auf bewegte Ladungen und Ströme

• Auf einen geraden Leiter der Länge l wirkt die Kraft:       
                 
  B ist die magn. Induktion, bzw. die magn. Flussdichte mit der Einheit:
            [B] = 1 T               (früher Gauß 1 T = 10000 G)
  

• Auf eine bewegte Ladung q wirkt die Kraft:
                 
  

• Ein Teilchen der Masse m, der Ladung q und einer Geschwindigkeit, die senkrecht zu einem Magnetfeld gerichtet ist beschreibt die Kreisbahn mit dem Radius r.
                 
  und der Umlaufsfrequenz (Zyklotronfrequenz):     .
  
  
• Auf eine stromdurchflossene Leiterschleife im Magnetfeld wirkt ein Drehmoment D gemäß der folgenden Beziehung:

pm ist das magnetische Dipolmoment mit:            N: Windungszahl;     : Flächenvektor

• Hall-Effekt: An einem stromdurchflossenen Leiter der Breite b in einem Magnetfeld ist senkrecht zur Stromrichtung und senkrecht zum Magnetfeld eine Potentialdifferenz (Hall-Spannung) messbar:   

VD: Driftgeschwindigkeit der Ladungsträger

• Hall-Konstante und Ladungsträgerdichte n:
                
  
  mit der Hall-Konstanten:
  
  
• Über den Hall-Effekt lassen sich Ladungsträgerdichte, Vorzeichen und Beweglichkeit der Ladungsträger bestimmen.

• Quanten-Hall-Effekt: Bei sehr tiefen Temperaturen (wenige K) und starken Magnetfeldern (mehrere Tesla) zeigt der Hall-Widerstand R_H eine Quantisierung:
  
                
  
  mit der van-Klitzing-Konstanten      .

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