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Kraft auf einen stromdurchflossenen Leiter im Magnetfeld

Im letzten Artikel haben wir gesehen, dass stromdurchflossener Leiter ein Magnetfeld erzeugt und so eine Kraft auf einen Magneten ausüben kann.

Es ist aber auch möglich von einem festen Magneten eine Kraft auf einen stromdurchflossenen Leiter auszuüben.

Man bringt dazu einen Leiter in ein Magnetfeld, schickt einen elektrischen Strom durch diesen Leiter und schon bewegt sich der Leiter.

Oder umgekehrt:

Man hat einen Leiter durch den ein elektrischer Strom fließt und bringt nun einen Magneten in die Nähe des Leiters. Wenn man das aus der richtigen Richtung macht, und zwar senkrecht zur Stromrichtung, dann bewegt sich der Leiter.

Eine detaillierte Beschreibung der Kraft auf einen stromdurchflossenen Leiter im Magnetfeld findet man auch im Artikel zu den Maxwell Gleichungen.

Drei-Finger-Regel zur Bestimmung der Kraftrichtung

In dem Versuch hat man mit drei Größen zu tun.

  • Dem magnetischen Feld
  • Dem elektrischen Strom
  • Der Kraft

Alle drei Größen haben eine Richtung. In welche Richtung die Kraft bei gegebenem Magnetfeld und gegebener Stromrichtung wirkt kann man sich anhand einer weiteren Regel mit der rechten Hand merken, der sogenannten Drei-Finger-Regel.

Diese Regel kann man sich, wie ich finde, am leichtesten mit den Buchstaben U, V und W merken.

Dabei steht U für die Ursache der Kraft, V für die Vermittlung und W für die Wirkung.

  • Ursache für das Phänomen ist der elektrische Strom,
  • Vermittlung ist das magnetische Feld und die
  • Wirkung in die Kraft

Man nimmt hierzu die rechte Hand, spreizt Daumen, Zeigefinger und Mittelfinger, so dass man ein rechtwinkliges Koordinatensystem erhält.

Dann zeigt der Daumen in Richtung der Ursache (des elektrischen Stroms), der Zeigerfinger in Richtung der Vermittlung (des magnetischen Feldes) und der Mittelfinger in Richtung der Wirkung (also der Kraft).

Im Video wird dieses Vorgehen noch einmal gezeigt.

An mehreren Beispielen und Experimenten wird anschließend die Anwendung der Drei-Finger-Regel geübt.

Interessant ist ebenfalls die Anwendung der Drei-Finger-Regel zur Untersuchung von 2 parallel liegenden stromdurchflossener Leiter.

Hierbei liegt der eine Leiter im Magnetfeld des anderen Leiters.

Durch diese Betrachtung kann man herausfinde, ob sich die Leiter abstoßen oder anziehen.

Viel Spaß mit dem Video.



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