Erklärung — Leiter und Spule
Der gerade Leiter
Um einen geraden, stromdurchflossenen Leiter bilden die Feldlinien konzentrische Kreise. Die Richtung liefert die Rechte-Hand-Regel: Zeigt der Daumen in Stromrichtung, weisen die gekrümmten Finger in Feldrichtung.
- Strom erzeugt Feld:Auch ein stromdurchflossener Leiter besitzt ein Magnetfeld, nicht nur ein Dauermagnet.
- Konzentrische Kreise:Um einen geraden Leiter sind die Feldlinien Kreise, deren Richtung die Rechte-Hand-Regel liefert.
- Abstandsgesetz:Für den geraden Leiter gilt \(B=\dfrac{\mu_0 I}{2\pi r}\): mehr Strom verstärkt, mehr Abstand schwächt das Feld.
- Spule:In der langen Spule überlagern sich alle Windungen zu einem nahezu homogenen Feld \(B=\mu_0\mu_r n I\).
\(B=\dfrac{\mu_0\, I}{2\pi\, r}\)
\(\mu_0=4\pi\cdot10^{-7}\,\mathrm{\tfrac{T\,m}{A}}\): magnetische Feldkonstante, \(r\): Abstand vom Leiter
Aufsicht auf einen Leiter, dessen Strom aus der Ebene herauszeigt. Die Feldlinien sind Kreise. Die Flussdichte B steigt mit mehr Strom und sinkt mit größerem Abstand.
Die Spule (Solenoid)
Wickelt man den Draht zu einer langen Spule, überlagern sich die Felder aller Windungen. Im Inneren entsteht ein nahezu homogenes Feld — die Spule wirkt nach außen wie ein Stabmagnet:
\(B=\mu_0\,\mu_r\,n\,I=\mu_0\,\mu_r\,\dfrac{N}{l}\,I\)
\(n=\tfrac{N}{l}\): Windungen pro Länge, \(\mu_r\): Permeabilitätszahl (Eisenkern \(\gg 1\))
Feld eines Leiters berechnen
Strom \(I=10\,\mathrm A\), Abstand \(r=5{,}0\,\mathrm{cm}\).
Allgemeine Hinweise
Rechte Hand
Daumen = Strom, Finger = Feldrichtung um den Leiter.
r in Meter
Für B in Tesla muss r in Metern stehen.
Spule ≈ Stabmagnet
Eine Spule hat außen ein Feld wie ein Stabmagnet.
Vertiefung
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