Kraft auf einen Leiter

Erklärung — Kraft auf den Leiter

Betrag und Richtung der Kraft

Steht der Leiter senkrecht zum Feld, ist die Kraft am größten. Sie hängt von Flussdichte, Strom und der im Feld liegenden Leiterlänge ab:

Kraftwirkung:Ein stromdurchflossener Leiter im Magnetfeld erfährt eine Kraft.
Betrag:Es gilt \(F=B\,I\,l\,\sin\alpha\); nur die im Feld liegende Leiterlänge zählt.
Winkelabhängigkeit:Senkrecht zum Feld ist die Kraft maximal, parallel dazu verschwindet sie.
Richtung:Die Drei-Finger-Regel der rechten Hand gibt die Kraftrichtung senkrecht zu Strom und Feld an.

Kraft auf den Leiter

\(F=B\,I\,l\,\sin\alpha\)

\(\alpha\): Winkel zwischen Leiter und Feld; bei \(\alpha=90^\circ\) ist \(F=B\,I\,l\)

Die Richtung liefert die Drei-Finger-Regel der rechten Hand (UVW-Regel): Ursache = Strom (Daumen), Vermittlung = Feld (Zeigefinger), Wirkung = Kraft (Mittelfinger). Die Kraft steht stets senkrecht auf Strom und Feld.

Ein Leiter steht im homogenen Feld (B = 0,4 T, l = 10 cm). Die Kraft folgt \(F=B\,I\,l\,\sin\alpha\) — steht der Leiter parallel zum Feld (\(\alpha=0\)), wirkt keine Kraft.

Stromstärke I

Winkel α (I zu B)

5 A

Winkel

90°

F = BIl·sinα

0,20 N

Kraft berechnen

\(B=0{,}5\,\mathrm T\), \(I=4{,}0\,\mathrm A\), Leiterlänge im Feld \(l=10\,\mathrm{cm}\), senkrecht.

Formel\(F=B\,I\,l\) (da \(\alpha=90^\circ\))

Einsetzen\(F=0{,}5\cdot4{,}0\cdot0{,}10\)

Ergebnis\(F=0{,}20\,\mathrm N\)

Allgemeine Hinweise

Senkrecht maximal

Größte Kraft, wenn Leiter senkrecht zum Feld steht.

Rechte Hand

Daumen=Strom, Zeigefinger=Feld, Mittelfinger=Kraft.

l in Meter

Nur die im Feld liegende Länge zählt, in Metern.