(Die magnetische Feldstärke).

4.4 Die magnetische Feldstärke
Das Experiment aus dem vorangegangen Kapitel zeigt, dass in magnetischen Feldern auf elektrische
Ströme Kräfte wirken. Diese sind maximal, wenn Feldrichtung und Stromrichtung senkrecht
aufeinander stehen und gleich Null, wenn Feldrichtung und Stromrichtung parallel zueinander sind.
Ziel der nun folgenden Überlegung ist es, ein physikalisches Gesetz zu ermitteln, mit dem die Kraft
auf einen stromdurchflossenen Leiter bestimmt werden kann. Hierzu wird der Einfluss der Stromstärke und der Länge des stromdurchflossenen Leiters auf die magnetische Kraft in einem
Experiment untersucht.
Die Stromwaage:
Ein Leiter der Länge wird zwischen die Pole eines Magneten in ein homogenes Magnetfeld gehängt.
Der Leiter ist direkt mit einer Waage (Kraftmesser) verbunden. Lässt man nun einen Strom durch
den Leiter fließen, so wirkt auf diesen eine magnetische Kraft, die gemäß der Drei-Finger-Regel nach
unten (bzw. je nach Stromrichtung nach oben) zeigt. Die Stärke der Kraft wird mit Hilfe der Waage,
die nun ein höheres Gewicht als im ausgeschalteten Zustand anzeigt, gemessen.
In einer ersten Messreihe wird die Kraft in Abhängigkeit von der, durch den Leiter fließenden Stromstärke gemessen. Dabei bleibt die Länge des Leiters unverändert. In einer zweiten Messreihe wird die
Kraft in Abhängigkeit von der Länge des Leiters gemessen. Hierzu wird bei gleich bleibender
Stromstärke die Länge des Leiters verändert.
© M.Brennscheidt
Wie in den beiden Diagrammen zu erkennen ist nimmt die magnetische Kraft sowohl mit zunehmender Stromstärke, als auch mit zunehmender Leiterlänge gleichmäßig zu. Die magnetische Kraft ist
proportional zur Stromstärke und zur Leiterlänge:
und
Die Kraft ist somit auch proportional zum Produkt aus Stromstärke und Leiterlänge .
Die Proportionalitätskonstante zwischen Kraft und dem Produkt aus Stromstärke
wird mit magnetischer Feldstärke bezeichnet!
und Leiterlänge
bzw.
Die Einheit der magnetischen Feldstärke
(1856-1943).
heißt Tesla, nach dem berühmten Physiker Nicola Tesla
Die magnetische Feldstärke
gibt also die Stärke der Kraft an, die auf einen vom Strom
durchflossenen Leiter der Länge wirkt.
Abschließende Bemerkung:
In der obigen Betrachtung wurde davon ausgegangen, dass Leiter und Magnetfeld senkrecht
aufeinander stehen. Es wirkt jedoch auch eine Kraft auf einen Leiter, wenn dieser nicht senkrecht
© M.Brennscheidt
zum Magnetfeld steht, sondern etwas geneigt ist. Die Kraft kann dann mit Hilfe des sog.
Kreuzproduktes für Vektoren berechnet werden:
Um den Betrag der Kraft berechnen zu können wird obige Formel ergänzt:
© M.Brennscheidt