[/caption]Ein Magnetfeld ist eine ziemlich tolle Sache. Als grundlegende Kraft des Universums sind sie etwas, ohne das Planetenbahnen, bewegte elektrische Ladungen oder sogar Elementarteilchen nicht existieren könnten. Es gehört daher zur wissenschaftlichen Forschung, dass wir selbst Magnetfelder erzeugen können, um den Elektromagnetismus und seine grundlegenden Eigenschaften zu untersuchen. Eine Möglichkeit dazu ist die sogenannte Helmholtz-Spule, ein Instrument, das nach dem deutschen Physiker Hermann von Helmholtz (1821-1894) benannt ist, einem Wissenschaftler und Philosophen, der grundlegende Beiträge auf den Gebieten der Physiologie, Optik, Mathematik und Meteorologie sowie Elektrodynamik.
Eine Helmholtz-Spule ist ein Gerät zum Erzeugen eines Bereichs mit nahezu gleichförmigem Magnetfeld. Es besteht aus zwei identischen kreisförmigen Magnetspulen, die symmetrisch angeordnet sind, eine auf jeder Seite des Experimentierbereichs entlang einer gemeinsamen Achse und durch einen Abstand (h) gleich dem Radius (R) der Spule getrennt. Jede Spule führt einen gleichen elektrischen Strom, der in die gleiche Richtung fließt. Es gibt eine Reihe von Variationen, einschließlich der Verwendung von rechteckigen Spulen und einer anderen Anzahl von Spulen als zwei. Ein Helmholtz-Paar mit zwei Spulen ist jedoch das Standardmodell, mit Spulen, die rund und geformt und an den Seiten flach sind. Bei einem solchen Gerät wird elektrischer Strom durch die Spule geleitet, um ein sehr gleichmäßiges Magnetfeld zu erzeugen.
Helmholtz-Spulen werden für verschiedene Zwecke verwendet. In einem Fall wurden sie in einem Argonröhrenexperiment verwendet, um das Ladungs-Masse-Verhältnis (e:m) von Elektronen zu messen. Darüber hinaus werden sie häufig verwendet, um die Stärke und Felder von Permanentmagneten zu messen. Dazu wird das Spulenpaar mit einem Fluxmeter verbunden, einem Gerät, das Messspulen und eine Elektronik enthält, die die Spannungsänderung in den Messspulen auswertet, um den gesamten magnetischen Fluss zu berechnen heben das Erdmagnetfeld auf und erzeugen eine Region mit einer Magnetfeldstärke, die viel näher an Null liegt. Dies kann verwendet werden, um zu sehen, wie elektrische Ladungen und magnetische Felder funktionieren, wenn sie nicht von der Anziehungskraft der Erde oder anderer Himmelskörper beeinflusst werden.
Bei einem Helmholtz-Mädchen kann die magnetische Flussdichte eines erzeugten Feldes (dargestellt durch B) mathematisch durch die Gleichung ausgedrückt werden:
Dabei ist R der Radius der Spulen, n die Anzahl der Windungen in jeder Spule, I der durch die Spulen fließende Strom und 0 die Permeabilität des freien Raums (1,26 x 10&supmin;&sup6; T • m/A).
Wir haben viele Artikel über die Helmholtz-Spule für Universe Today geschrieben. Hier ist ein Artikel über das Magnetfeld der rechten Hand, und hier ist ein Artikel über Magnetfeld .
Weitere Informationen zur Helmholtz-Spule finden Sie in einem Artikel von Hyperphysik . Hier ist auch ein weiterer Artikel über die Helmholtz-Spule .
Wir haben auch eine ganze Episode von Astronomy Cast rund um Magnetismus aufgenommen. Hör zu, Folge 42: Magnetismus überall .
Quellen:
http://en.wikipedia.org/wiki/Helmholtz_coil
http://www.oersted.com/helmholtz_coils_1.shtml
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/magnetic/helmholtz.html
http://physicsx.pr.erau.edu/HelmholtzCoils/index.html
http://www.youtube.com/watch?v=nu5kwkmj870
http://www.circuitcellar.com/library/print/0606/Wotiz191/5.htm
