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5.6 Erdinduktor 523

5.6. Erdinduktor

Ziel

Versuchsziel ist die Bestimmung des ortlichen Magnetfeldes der Erde. Dabei werden dieHorizontal- und Vertikalkomponente getrennt gemessen, um den sog. Inklinationswinkel,d. h. den Winkel zwischen der Richtung der Magnetfeldlinien und der Horizontalen, zubestimmen.Die Messung erfolgt unter Ausnutzung des faradayschen Induktionsgesetzes mittels einer1852 von W. Weber angegebenen Versuchsanordnung.

Hinweise zur Vorbereitung

Die Antworten auf diese Fragen sollten Sie vor der Versuchdurchfuhrung wissen. Sie sinddie Grundlage fur das Gesprach mit Ihrer Tutorin/Ihrem Tutor vor dem Versuch. Infor-mationen zu diesen Themen erhalten Sie in der unten angegebenen Literatur.

• Was besagt das Faradaysche Induktionsgesetz?

• Was ist das Funktionsprinzip des Erdinduktors?

• Wie hangen die magnetische Feldstarke �H, die magnetische Flussdichte �B und dermagnetische Fluss Φ zusammen?

• Wovon hangt die Selbstinduktivitat einer Spule ab?

• Wie funktioniert ein Transformator?

• Wie verlauft das Erdmagnetfeld? Wie groß ist es in Konstanz?

• Was sind Inklinationswinkel und Deklinationswinkel?

• Wie funktioniert ein ballistisches Galvanometer?

Zubehor

• Erdinduktor aus zwei Spulen (”Lufttransformator“) auf einem um 180◦ umklapp-

baren Spulenkorper (siehe Abbildung 5.6.1)Spule 1: n1 = 35Windungen, Imax = 3ASpule 2: n2 = 1000Windungen, R2 = 237Ωweitere Daten siehe Tabelle 5.6.1

•”ballistisches“ Galvanometer (s. u.), Innenwiderstand Ri = 24Ω

• regelbares Gleichspannungs-Netzteil mit integriertem Strommessgerat

• Tastschalter fur Spulenstrom

© Bernd-Uwe Runge, Physikalisches Anfangerpraktikum der Universitat Konstanz — zum internen Gebrauch bestimmtDiese Anleitung ersetzt NICHT den Grundlagenteil Ihres Praktikumsberichtes! Haben Sie Verbesserungsvorschlage?

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524 5. Versuche zur Elektrizitatslehre

Abbildung 5.6.1.: Ansicht des Erdinduktors (links mit Magnetkompassnadel) und des bal-listischen Galvanometers mit Ablesefernrohr (rechts). Gut zu erkennenist die Umklappspule des Erdinduktors.

Grundlagen

Erdmagnetfeld

Bereits im Jahre 1600 beschrieb Gilbert, wie ein Magnetkompass funktioniert, und be-hauptete, dass die Erde ein großer Magnet sei, dessen Feld auf den kleinen Magneten derKompassnadel einwirkt und sie in Nord/Sud-Richtung ausrichtet.Das Magnetfeld der Erde verhalt sich in erster Naherung so, als wurde sich ein kleiner,aber starker Stabmagnet in der Nahe des Erdmittelpunktes befinden, der um ca. 11◦

gegen die Rotationsachse der Erde geneigt ist. Abbildung 5.6.2 zeigt diese Modellvor-stellung. Ein wesentliches Detail ist dabei gut zu erkennen: der

”Ersatzdipol“ reicht bei

Weitem nicht ganz durch die Erdkugel (also vom magnetischen Nordpol zum magneti-schen Sudpol) hindurch, er ist viel kurzer als der Erddurchmesser. Dies ist wichtig furden sog. Inklinationswinkel ϑ, also den ortsabhangigen Winkel zwischen der Richtung derMagnetfeldlinien und der horizontalen Erdoberflache.Die Abbildungen 5.6.3, 5.6.4 und 5.6.5 geben das Erdmagnetfeld im Jahr 1980 wieder (esverandert sich im Laufe der Jahre).Die sog. Magnetosphare reicht tausende von Kilometern uber die Erde hinaus. Dazugehoren auch die van Allen-Gurtel, welche als Schutzschirm gegen die hochenergeti-schen, elektrisch geladenen Teilchen des Sonnenwindes wirken.Als Literaturwerte fur den Betrag der horizontalen (Hh) und vertikalen (Hv) magnetischenFeldstarke des Erdmagnetfeldes an der Erdoberflache in Konstanz konnen wir nach [KH60]zumindest naherungsweise verwenden:

Hh = 16.4 A/mHv = 33.0 A/m

(5.6.1)




5.6 Erdinduktor 525

Erdinduktor

Der Erdinduktor besteht aus einer kreisformigen Spule, die auf einen Rahmen aufgewickeltist. Der Rahmen lasst sich mit Hilfe einer Feder recht schnell um 180◦ umklappen (dieDrehachse liegt in der Spulenebene). Dabei entsteht entsprechend dem faradayschen In-duktionsgesetz eine Spannung, wenn sich der magnetische Fluss Φ durch die Spule andert.Diese Spannung kann uber die Anschlussklemmen abgegriffen und gemessen werden.

Faradaysches Induktionsgesetz

Andert sich der magnetische Fluss Φ, der eine Leiterschleife bzw. Spule durchsetzt, sowird eine Spannung induziert. Eine Anderung von Φ kann dabei entweder durch eineAnderung der magnetischen Flussdichte bei feststehender Spule erzeugt werden (z. B.bei der Kalibrierung im ersten Versuchsteil), oder aber durch eine Drehung der Spule ineinem konstanten Feld (z. B. dem Erdmagnetfeld, zweiter Versuchsteil). Die Große derinduzierten Spannung lasst sich wie folgt berechnen:

Uind = n · Φ = n ·dΦ

dt, (5.6.2)

Abbildung 5.6.2.: Dipolmodell des Erdmagnetfeldes (nach [Ahe02]). Das Dipolfeld machtetwa einen Anteil von 84%− 86% des gesamten Erdmagnetfeldes aus.





Abbildung 5.6.3.: Betrag der magnetischen Flussdichte B des gesamten Erdmagnetfeldesan der Erdoberflache im Jahr 1980 in Einheiten von Mikrotesla (1μT)[Ber90].

Abbildung 5.6.4.: Deklinationswinkel ϑ des Erdmagnetfeldes (”Missweisung“, d. h. hori-

zontale Abweichung der magnetischen Feldlinien von der geographi-schen Nord/Sud-Richtung) im Jahr 1980 in Grad [Ber90].




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Abbildung 5.6.5.: Inklinationswinkel des Erdmagnetfeldes (Winkel zwischen den magne-tischen Feldlinien und der horizontalen Erdoberflache) im Jahr 1980 inGrad [Ber90].

Abbildung 5.6.6.: Das Erdmagnetfeld wird unter dem Einfluss des Sonnenwindes (Sonnelinks unten im Bild) an der sonnenzugewandten Seite

”zusammenge-

presst“. Auf der sonnenabgewandten Seite entsteht eine”Magnetfeld-

schleppe“ [©N02].





wobei n die Windungszahl der Spule ist.1

Ballistisches Galvanometer

Ein ballistisches Galvanometer ist ein sehr empfindliches Drehspulinstrument und als sol-ches letztlich ein Messgerat fur elektrische Strome bzw. Spannungen. Es wird allerdingsmeist in einer speziellen Anwendung zur Messung von elektrischen Ladungen eingesetzt.Der Name des Gerates soll die Analogie der Funktionsweise zur Bestimmung des Impul-ses bzw. der Geschwindigkeit von Geschossen mit Hilfe des

”ballistischen Pendels“ (ein

pendelnd aufgehangter Sandsack, in dem das Geschoss stecken bleibt) zeigen. Wichtig ist,dass der Stoß (Einschlag und Abbremsung des Geschosses bzw. Stromstoß durch Um-klappen der Spule des Erdinduktors) wesentlich kurzer ist als die Schwingungsdauer desPendels (Sandsack an Seil bzw. beim Drehspulinstrument Spiegel an Torsionsfaden).Wahrend der Zeit des Umklappens der Erdinduktorspule fließt durch den Induktionskreis(bestehend aus Induktionsspule, Leitungen und Galvanometer) der Strom

I2(t) = U2(t)R2+RLeitung+Ri

= −n2

R2+RLeitung+Ri· dΦdt

(5.6.3)

und somit insgesamt die Ladung

�Q =tklapp∫0

I2(t) dt

=tklapp∫0

U2(t)R2+RLeitung+Ri

dt

=tklapp∫0

−n2

R2+RLeitung+Ri· dΦdt

dt

=Φnachher∫Φvorher

−n2

R2+RLeitung+RidΦ

= −2 ·n2 · ( �B · �A)

R2+RLeitung+Ri,

(5.6.4)

wobei �B die die Spule durchsetzende magnetische Flussdichte ist und �A die mittlere Flacheder Spule (die Richtung des Vektors �A steht senkrecht auf der Flache selbst, sein Betrag

gibt die Große der Flache an). Besonders einfach wird die Formel, wenn �B und �A parallel

1Oft findet man diese Formel in der Literatur mit einem negativen Vorzeichen. Das ist allerdings reineKonventionssache. Bei U und Φ handelt es sich um verschiedene physikalische Großen, die nur durchdie geometrische Anordnung der Spulendrahte in einem Zusammenhang stehen, so dass es nicht allzuviel Aussagekraft hat, wenn man ihnen unterschiedliche Vorzeichen zuweist. Das negative Vorzeichenim Induktionsgesetz wird meist verwendet, um die sog. lenzsche Regel anzudeuten, d. h. dass die In-duktionsspannung einen Strom zur Folge hat, der der Ursache der Induktion, namlich der Anderungdes magnetischen Flusses Φ,

”entgegenwirkt“. Diese Regel ist letztlich eine Folge des Energieerhal-

tungssatzes.




5.6 Erdinduktor 529

sind (d. h. �B senkrecht auf der Flache der Spule steht), denn dann kann einfach mit demProdukt der Betrage gerechnet werden.Allgemein gilt sonst fur das Skalarprodukt zweier Vektoren �B und �A:

�B · �A = B ·A · cos(∠( �B, �A)

)

mit ∠( �B, �A) als dem Winkel zwischen �B und �A.Aus einer genaueren Betrachtung der Bewegungsgleichungen des Galvanometers kann manherleiten, dass dessen Maximalausschlag dmax der insgesamt geflossenen Ladung propor-tional ist. Es gilt also:

�Q = −2 ·n2 ·

(�B · �A

)

R2 +RLeitung +Ri

= KG · dmax . (5.6.5)

mit einer noch zu bestimmenden Proportionalitatskonstanten KG, die vom Galvanometer,den Zuleitungen und anderen Parametern des Messkreises abhangt.Zur Bestimmung der Proportionalitatskonstanten in Gleichung 5.6.5 muss eine Kalibrie-rungsmessung mit genau bekanntem �Φ durchgefuhrt werden. Dazu dient die andereSpule des Erdinduktors. Die durch Stromfluss in der Primarspule erzeugte magnetischeFlussdichte durchsetzt auch die Sekundarspule. Nach Definition der

”gegenseitigen Induk-

tivitat“ L12 der beiden Spulen gilt:

n2 ·Φ = L12 · I1 . (5.6.6)

Schaltet man einen Strom I1 durch die Spule L1 abrupt ein (Tastschalter) und liest denzugehorigen Maximalausschlag dKal am Galvanometer ab, so gilt fur diese Kalibrierungs-messung ganz analog zu den obigen Uberlegungen

�QKal =−L12 · I1

R2 +RLeitung +Ri

= KG · dKal . (5.6.7)

Durch Division der Gleichungen 5.6.5 und 5.6.7 kann man die ProportionalitatskonstanteKG eliminieren und erhalt fur die Komponenten der Flussdichte des Erdmagnetfeldes2

Bv =L12

2 ·n2 ·A·I1dKal

· dBv , (5.6.8)

Bh1 =L12

2 ·n2 ·A·I1dKal

· dBh1, (5.6.9)

Bh2 =L12

2 ·n2 ·A·I1dKal

· dBh2, (5.6.10)

Bh =√B2

h1 +B2h2 . (5.6.11)

2Dabei steht der Index v fur die”vertikale“ Komponente, die Indices h1 und h2 fur zwei zueinander

senkrechte”horizontale“ (d. h. waagerechte) Komponenten.





Hieraus ergibt sich schließlich

B =√

B2v +B2

h =√B2

v +B2h1 +B2

h2 (5.6.12)

fur den Betrag der magnetischen Flussdichte und

ϑ = arctanBv

Bh

= arctanBv√

B2h1 +B2

h2

(5.6.13)

fur den Inklinationswinkel.Anmerkung: Fur die Bestimmung des Inklinationswinkels ware die Kalibrierungsmessungzwar nicht unbedingt notwendig, sie ist aber unerlasslich fur die Bestimmung des Betragsder magnetischen Flussdichte.

Versuchsdurchfuhrung

1. Justieren Sie die optische Ablesevorrichtung am ballistischen Galvanometer: Dazuist zunachst das Ablesefernrohr genau auf den Spiegel des Galvanometers zu richten(Okular relativ weit herausziehen, dann ist der Spiegel scharf zu erkennen). Danndurch Hineinschieben des Okulars auf die Skala scharfstellen und die Skala mitder Einstellschraube so verschieben, dass der Markierungsstrich im Okular mit derNulllage ubereinstimmt.

2. Nehmen Sie Kalibrierwerte auf fur den Ausschlag des ballistischen Galvanome-ters bei mindestens funf verschiedenen Stromstarken durch die Primarspule L1.Schicken Sie hierzu einen Strom vom regelbaren Netzgerat uber den Taster durch diePrimarspule und beobachten jeweils den Maximalausschlag des an die Sekundarspu-le angeschlossenen Galvanometers. Uberschreiten Sie dabei auf keinen Fall die ma-ximal zulassige Stromstarke Imax = 3A! Der Ausschlag des Galvanometers wurdedabei ohnehin zu groß und ware dadurch nicht mehr richtig ablesbar.

3. Trennen Sie das Netzgerat wieder von der Primarspule. Zur Messung des Erdma-gnetfeldes ist nur die Verbindung zwischen der Sekundarspule und dem ballistischenGalvanometer notig.

4. Messen Sie den Maximalausschlag des Galvanometers beim schnellen Umklappender Spule jeweils mindestens drei Mal in drei verschiedenen zueinander senkrechtenStellungen:

• dBv : Messung der Vertikalkomponente bei vertikal stehender Spulenachse (dieSpulenebene liegt also horizontal).

• dBh1, dBh2

: Messung zweier Horizontalkomponenten jeweils bei horizontal lie-gender Spulenachse, wobei die beiden Achsenlagen zweckmaßigerweise sogewahlt werden, dass die Achse einmal parallel und einmal senkrecht zur Fen-sterfront des Praktikumsraumes liegt.




5.6 Erdinduktor 531

Sekundarspule Primarspule

Windungszahl n 1000 35Widerstand R / Ω 237 1.42Innenradius ri / mm 106 —Außenradius ra / mm 110 —hochster Dauerstrom Imax / A — 3gegenseitige Induktivitat L12 / mH 13.54

Tabelle 5.6.1.: Technische Daten der Spulen des Erdinduktors, wie vom Hersteller auf derInnenseite des Instruments angegeben.

5. Wiederholen Sie die Messung an insgesamt mindestens funf verschiedenen Orten,moglichst auch außerhalb des Gebaudes, um die storenden Einflusse des Gebaudes(Stahlbeton) und seiner Einrichtung (eiserne Tischgestelle, Stromleitungen, . . . ) zuverringern.

Auswertung

1. Berechnen Sie einen Kalibrierfaktor �ΦSkalenteile

fur das ballistische Galvanometer inKombination mit der Sekundarspule des Erdinduktors.

Gehen Sie dabei von der in Tabelle 5.6.1 gegebenen gegenseitigen InduktivitatL12 = 13.54mH der beiden Spulen aus und berechnen Sie jeweils aus der Stromstarkein der Primarspule den magnetischen Fluss Φ durch die Spulen. Berechnen Sie danndie Regressionsgerade durch den Ursprung zu den Wertepaaren aus �Φ und Galva-nometerausschlag.3

2. Berechnen Sie fur jeden Messort

• die Horizontal- und Vertikalkomponente (Bh bzw. Bv) des Erdmagnetfeldes,

• den Betrag der gesamten magnetischen Flussdichte B,

• den Inklinationswinkel ϑ (Winkel gegen die Horizontale) und

• den Winkel zwischen der von Ihnen bestimmten magnetischen Nordrichtungund der Fensterfront des Praktikumsraumes. Vergleichen Sie mit der Karte inAbbildung 5.6.7.

Fragen und Aufgaben

1. Wie hangen die magnetische Feldstarke und die magnetische Flussdichte zusam-men? Hinweis: Erlauterungen hierzu finden Sie u. a. in der Versuchsanleitung zumKonstanzer AP-Versuch

”Ferromagnetische Hysteresekurve“.

3Diese Vorgehensweise berucksichtigt besser die hohere Zuverlassigkeit der Messwerte bei den hohenStromstarken, als wenn Sie jeweils einzeln zu jeder Stromstarke einen Kalibrierfaktor bestimmen unddiese dann mitteln.





2. Begrunden Sie den Faktor 2 in der letzten Zeile der Gleichung 5.6.4.

3. Rechnen Sie die in Gleichung 5.6.1 als Literaturwerte gegebenen magnetischenFeldstarken H (Einheit 1 A/m) in die entsprechenden magnetischen Flussdichten B(Einheit 1T) um (fur die Permeabilitatskonstante von Luft kann in guter Naherungμr ≈ 1 gesetzt werden), und berechnen Sie auch hier den Gesamtbetrag sowie denInklinationswinkel.

Erganzende Informationen

Die Entstehung des Erdmagnetfeldes gibt auch heute noch viele Ratsel auf.Mit der Annahme eines Dauermagneten im Erdmittelpunkt lasst sich das irdische Magnet-feld zwar vergleichsweise gut beschreiben, nicht aber erklaren, denn sie hat eine entschei-dende Schwachstelle: magnetisches Gesteinsmaterial verliert seinen permanenten Magne-tismus (d. h. seine ferromagnetischen Eigenschaften), wenn es auf Temperaturen oberhalbder Curie-Temperatur erhitzt wird, die bei ca. 500 ◦C liegt. Derartige Temperaturen herr-schen bereits in Tiefen von 20 bis 30 km. Das Gesteinsmaterial kann dort also nicht mehrmagnetisch sein – und unser hypothetischer Dipol lage immerhin in ca. 6000 km Tiefe.Eine interessante Erklarungsmoglichkeit bietet die Dynamo-Theorie: Erst seit Mitte des20. Jahrhunderts scheinen Geophysiker mit dieser Erklarungsmoglichkeit auf dem richti-gen Weg zu sein. Die zuerst von J. Larmor (* 1857, † 1942) angesprochene Idee, dass beigeeignetem Bewegungsverlauf elektrisch gut leitender Materie im Erdkorper diese sich wieein selbsterregender Dynamo verhalten konnte, wurde spater Anfang der 50er Jahre vonW. Elsasser und E. Bullard und anderen Geophysikern aufgenommen und zu einerTheorie weiterentwickelt, die man heute auch als Magneto-Hydrodynamische Theorie desErdfeldes bezeichnet. So wie bei der 1866 von Siemens erfundenen (Einzelheiten zur Ent-deckungsgeschichte s. u.) Dynamomaschine elektrischer Strom erzeugt wird, der seinerseitswieder ein Magnetfeld induziert (auch die sog.

”Lichtmaschine“ im Auto funktioniert nach

diesem Prinzip), versucht man, mit Hilfe von Materialstromungen im Erdinneren zu er-klaren, wie das innere Magnetfeld entstehen kann. Solch ein Dynamo wird im Bereich desflussigen Erdkerns vermutet. Weil flussiges Eisen leicht stromen kann und Eisen zudemein guter elektrischer Leiter ist, konnte der Erdkern als bewegter Leiter eines Dynamosfungieren.In der Geophysik ist man der Auffassung, dass das flussige Eisen durch Warmeenergie inBewegung gesetzt wird, die ursprunglich aus radioaktivem Zerfallsvorgangen im Kernbe-reich stammt. Durch einen Prozess, der in allen Einzelheiten noch immer nicht verstandenwird, erzeugt diese Bewegung vermutlich einen elektrischen Strom, der das Magnetfeldaufrechterhalt, das den Dynamo im Kern in Gang halt. Ein solcher Erd-Dynamo liefertderzeit die beste Erklarung fur die beobachteten Phanomene im Zusammenhang mit demErdmagnetfeld.

Entdeckungsgeschichte der Dynamomaschine:4

Werner Siemens (* 1816, † 1892, nobilitiert 1888) fand 1866 anlasslich der Verbesserung eines Minenzundgerats, dass derim Eisen des Elektromagneten eines Generators zuruckbleibende (= remanente) Magnetismus ausreicht, um eine zunachst

4Der Text entspricht der Darstellung in [Mus00].




5.6 Erdinduktor 533

schwache Spannung im rotierenden Anker zu induzieren. Ein dadurch bewirkter Strom lasst sich benutzen, um den Magnetis-mus im Feldelektromagnet fortschreitend bis zur Sattigung zu verstarken. Diese Selbsterregung eines elektrischen Generatorsunter Ausnutzung des im Weicheisenkern des Elektromagneten zuruckbleibenden Magnetismus wird dynamo-elektrischesPrinzip genannt; die Bezeichnungen Dynamo und Dynamomaschine hangen damit zusammen. Eine Dynamomaschine wurdeauf der Weltausstellung in Paris 1867 ausgestellt, auf der Werner Siemens mit dem Orden der Franzosischen Ehrenlegionausgezeichnet wurde.Am 17.1.1867 legte Gustav Heinrich Magnus (* 1802, † 1870), dem zusammen mit einigen anderen Physikern W. Siemens

im Jahr 1866 eine von ihm umgebaute Versuchsmaschine vorgestellt hatte, der Akademie der Wissenschaften in BerlinSiemens’ Abhandlung uber den neuen Gleichstrom-Generator vor:

”Uber die Umwandlung von Arbeitskraft in elektrische

Strome ohne Anwendung permanenter Magnete“. Sie schloss mit den Worten:”Der Technik sind gegenwartig die Mittel

gegeben, electrische Strome von unbegrenzter Starke auf billige und bequeme Weise uberall da zu erzeugen, wo Arbeitskraftdisponibel ist.“Am 14.2.1867 schon hielt der Bruder von Werner Siemens, William Siemens (* 1823, † 1883), in der Royal Societyof London einen Vortrag uber die Entdeckung, und unmittelbar nach ihm stellte Ch. Wheatstone die seinige vor. Diebeiden Konstruktionen unterschieden sich darin, dass Siemens den gesamten Strom zur Erzeugung des Erregerfeldes nutzte(Hauptschlussmaschine), wahrend Wheatstone nur einen Teil desselben dazu verwandte (Nebenschlussmaschine). DerVortrag von Wheatstone war zwar zwei Wochen spater angemeldet worden als der von William Siemens, allerdingshatte Wheatstone damit die Prioritat fur die Selbsterregung mittels Parallelschaltung von Anker- und Feldwicklung,die fur die Kraftwerkstechnik wichtig war; denn bei deren Hintereinanderschaltung nach Siemens wurde die Spannungmit der Belastung unzulassig geschwankt haben. Ungefahr zur gleichen Zeit, Ende Dezember 1866, reichten auch Samuel

Alfred Varley und sein Bruder eine provisorische Spezifikation zu einem englischen Patent auf einen Stromerzeugerein, dessen Elektromagnete nur mit dem Ankerstrom gespeist wurden; ihre Einzelheiten wurden allerdings erst ein Jahrnach der Siemensschen Spezifikation bekannt gegeben. Der Ungar Anianus Jedlick (* 1800, † 1895) hatte bei seinerUnipolarmaschine schon 1851/53 mit dem von der Maschine selbst erzeugten Strom die Feldmagnete gespeist und auchdie Selbsterregung beschrieben, aber keinen praktischen Gebrauch davon gemacht. Dem danischen EisenbahningenieurSoren Hjorth (* 1801, † 1870) wurde 1854 eine Scheibenankermaschine mitsamt

”Ruckkopplung“ patentiert, die sowohl

Dauermagnete als auch Elektromagnete enthielt; er war damit der erste, der die Selbsterregung gefunden und ausgefuhrthatte. Werner Siemens kann fur sich in Anspruch nehmen, die Selbsterregung wieder ins Gesprach gebracht zu haben;schon am 4.12.1866 schrieb er an seinen Bruder William:

”Ich habe eine neue Idee gehabt, die aller Wahrscheinlichkeit

nach reussieren und bedeutende Resultate geben wird. [. . . ] Die Sache ist sehr ausbildungsfahig und kann eine neue Aerades Elektromagnetismus anbahnen! In wenigen Tagen wird ein Apparat fertig sein. Magnet-Elektrizitat wird hierdurchbilliger werden, und kann nun fur Licht, Galvanometallurgie usw., selbst fur kleine elektromagnetische Maschinen, die ihreKraft von großen erhalten, moglich und nutzlich werden.“ Das Zeitalter der Starkstromtechnik mit elektrischem Licht,elektrischen Antrieben und elektrischer Heizung hatte begonnen, auch wenn es noch lange dauerte, bis es sich durchgesetzthatte; allerdings wurde bei der Stromerzeugung das Prinzip der Fremderregung nicht aufgegeben.

Literaturhinweise

Diverse Standardlehrbucher, z. B. [Gob87, Vog95, HMS99, Tip00].Eine sehr gute Moglichkeit, sich das Magnetfeld der Erde im Wandel der Zeit interaktivanzeigen zu lassen, gibt es unter [(NO03b]. Weitere ausfuhrliche Informationen rund umdas Thema Erdmagnetfeld finden sich z. B. bei [(NO03a, Ste01].Zwei leicht verstandliche Videos zum Thema Erdmagnetfeld aus der Fernsehsendung

”Al-

pha Centauri“ des Bayerischen Rundfunks sind abrufbar unter:

”Was passiert, wenn das Erdmagnetfeld verschwindet?“: http://www.br-online.de/

cgi-bin/ravi?v=alpha/centauri/v/&g2=1&f=050330.rm

”Zerfallt das Erdmagnetfeld?“: http://www.br-online.de/cgi-bin/ravi?v=alpha/

centauri/v/&f=010722.rm oder alternativ http://www.br-online.de/cgi-bin/ravi?

v=alpha/centauri/v/&g2=1&f=010722-l.rm

Literaturverzeichnis

[Ahe02] Ahern, Judson L.: http: // www. gcn. ou. edu/ ~ jahern/ g&m/ mag_

earth/ mag_ earth. html , 2002.

[Ber90] Berckheimer, Hans: Grundlagen der Geophysik. 1990.





[Gob87] Gobrecht, Heinrich: Bergmann-Schaefer – Lehrbuch der Experimentalphy-sik, Band II: Elektrizitat und Magnetismus. Walter de Gruyter, Berlin, 7.Auflage, 1987.

[HMS99] Hering, Ekbert, Rolf Martin und Martin Stohrer: Physik fur Inge-nieure. Springer-Verlag, Berlin, 7. Auflage, 1999.

[KH60] Kohlrausch, Friedrich und Dietrich Hahn: Praktische Physik. Teubner-Verlag, Stuttgart, 1960.

[Mus00] Museum, Deutsches: Meisterwerke aus dem Deutschen Museum, Band III.Munchen, 1. Auflage, 2000. siehe auch http://www.deutsches-museum.de/

information/veroeffentlichungen/meisterwerke/ (16.05.2007).

[©N02] © NASA, Bild: Steele Hill: http: // www. astronomie. de/

sonnensystem/ erde/ forsche. htm , 2002.

[(NO03a] (NOAA), National Oceanic & Atmospheric Administration: Ge-omagnetic field frequently asked questions, http: // web. ngdc. noaa. gov/

seg/ potfld/ faqgeom. html , 2003.

[(NO03b] (NOAA), National Oceanic & Atmospheric Administration: Viewsof earth’s magnetic field based on the international geomagnetic referencefield (IGRF), http: // web. ngdc. noaa. gov/ cgi-bin/ seg/ gmag/ igrfpg.pl , 2003.

[Ste01] Stern, David P.: The great magnet, the earth, http: // www. phy6. org/earthmag/ demagint. htm , 2001.

[Tip00] Tipler, Paul A.: Physik. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg · Ber-lin, 2000. (amerikanische Originalausgabe 1976, 1982, 1991; deutsche Uberset-zung 1994, 1995, 1998, 2000).

[Vog95] Vogel, Helmut: Gerthsen - Physik. Springer-Verlag, Berlin · Heidelberg,18. Auflage, 1995.




5.6 Erdinduktor 535

Abbildung 5.6.7.: Lageplan der Universitat Konstanz. Unten im Bild ist die Nordrichtungmit eingezeichnet.




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