Erklärung — Kraft auf den Leiter
Betrag und Richtung der Kraft
Ein stromdurchflossener Leiter hat selbst ein Magnetfeld (2.1.2) — im Feld eines Hufeisenmagneten wird er deshalb zur Seite gedrückt (Leiterschaukel).
- Messung:doppelter Strom → doppelte Kraft; doppelte Leiterlänge im Feld → doppelte Kraft: \(F\sim I\cdot l\).
- Feldfaktor:der Quotient \(\dfrac{F}{I\cdot l}\) hängt nur vom Magneten ab — ein stärkerer Magnet gibt einen größeren Wert. Dieser Faktor ist die Flussdichte \(B\).
- Winkel:senkrecht zum Feld ist die Kraft maximal, parallel dazu null; dazwischen zählt \(\sin\alpha\).
- Richtung:Drei-Finger-Regel der rechten Hand: Daumen = Strom (Ursache), Zeigefinger = Feld (Vermittlung), Mittelfinger = Kraft (Wirkung).
\(F=B\,I\,l\,\sin\alpha\)
\(\alpha\): Winkel zwischen Leiter und Feld; bei \(\alpha=90^\circ\) ist \(F=B\,I\,l\)
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.
Kraft berechnen
\(B=0{,}5\,\mathrm T\), \(I=4{,}0\,\mathrm A\), Leiterlänge im Feld \(l=10\,\mathrm{cm}\), senkrecht.
Allgemeine Hinweise
α ist der Winkel zu B
\(\alpha\) wird zwischen Leiter und Feldlinien gemessen, nicht zwischen Leiter und Polfläche.
Kraft senkrecht zu beidem
Die Kraft steht immer senkrecht auf Strom und Feld — nie in Feldrichtung wie beim E-Feld.
l in Meter
Nur die im Feld liegende Länge zählt, in Metern.