Elektromagnetische Kraftwirkung

Anziehungskraft auf Eisen

Ein Hubmagnet arbeitet nach diesem Prinzip. Seine Stärke lässt sich wie folgt berechnen:

Die Magnetische Kraftwirkung ist proportional

  • der quadratischen Flussdichte B in T und
  • der magnetisch durchluteten Fläche (dem Eisenquerschnitt) AFe in cm2

Woher kommt die Zahl 40? Sie ergibt sich aus der Division mit der doppelten Magnetischen Feldkontstante:

Anziehungskraft auf einen stromdurchflossenen Leiter

Hierbei handelt es sich um das "Motorprinzip". Die Wirkung lässt sich schon bei einem sehr einfachen Versuch feststellen:

Interessant ist bei diesem Versuch, die Richtung der Wirkung ( = Ablenkung) zu beobachten. Sie hängt eindeutig von der Richtung der Ursache ( = Stromrichtung) ab.

Die Rechte-Hand-Regel

Die Richtungen können mit der Rechten - Hand - Regel beschrieben werden:

Hält man die rechte Hand so, dass in die offene Handfläche die Feldlinien eintreten,
  • dann zeigt der abgespreizte Daumen in Richtung der Ursache ( = Stromrichtung) und
  • die ausgestreckten Finger in Richtung der Wirkung ( = Ablenkkraft)

Ist das nicht ein schönes Bild für den Spruch: "Kleine Ursache (Daumen) aber große Wirkung (Finger)?

Die Berechnung der Wirkung

Die Ablenkkraft ist das Produkt aus

  • der magnetischen Flussdichte B in T
  • der wirksamen Leiterlänge (= Länge des Leiters im Magnetfeld) l in m
  • der fließenden Stromstärke I in A und
  • der Anzahl der Leiter, die sich im Magnetfeld befinden (Windungszahl einer Spule) N

Das Amperesche Gesetz

Die Beobachtung, dass sich zwei stromdurchlossene Leiter gegenseitig beeinflussen, geht auf Ampere zurück. Auch dazu lässt sich ein einfacher Versuch aufbauen, der die Wirkung der Stromrichtung verdeutlicht. Das folgende Bild zeigt gegensinnig stromdurchflossene Leiter, bei denen sich die entstehenden Feldlinien abstossen.

Die Gesetzmäßigkeit zur gegenseitigen Beeinflussung der stromdurchflossenen Leiter ist sehr ähnlich der Gesetzmäßigkeit der Massenanziehung (Gravitation):

Die Kraftwirkung ist proportional

  • einer Naturkonstante,
    • der Drahtlänge l in m
    • und den Strömen in den Leitern I1 und I2 in A
      und sie ist umgekehrt proportional
    • zum Leiterabstand a in m