Elektromagnetische Kraftwirkung

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Elektromagnetische Kraftwirkung

Begriffe in der Wechselstromtechnik?

Dieser Abschnitt behandelt die Kraftwirkung von Magneten. Dabei spielt es keine Rolle, ob es sich um einen Dauermagneten, einen Elektromagneten oder um stromdurchflossene Leiter handelt. Die Magnetische Kraftwirkung ist überall dort feststellbar, wo es ein Magnetisches Feld gibt.

  Anziehungskraft auf Eisen
  Anziehungskraft auf einen stromdurchflossenen Leiter
  Das Amperesche Gesetz
  Wiederholung
 
 

Anziehungskraft auf Eisen

Ein Hubmagnet arbeitet nach diesem Prinzip. Seine Stärke lässt sich wie folgt berechnen:

Die Magnetische Kraftwirkung ist proportional

  • der quadratischen Flussdichte B in T und
  • der magnetisch durchluteten Fläche (dem Eisenquerschnitt) AFe in cm2

    Woher kommt die Zahl 40? Sie ergibt sich aus der Division mit der doppelten Magnetischen Feldkontstante:

     

    Anziehungskraft auf einen stromdurchflossenen Leiter

    Hierbei handelt es sich um das "Motorprinzip". Die Wirkung lässt sich schon bei einem sehr einfachen Versuch feststellen:

    Interessant ist bei diesem Versuch, die Richtung der Wirkung ( = Ablenkung) zu beobachten. Sie hängt eindeutig von der Richtung der Ursache ( = Stromrichtung) ab.

    Die Rechte-Hand-Regel

    Die Richtungen können mit der Rechten - Hand - Regel beschrieben werden:

    Hält man die rechte Hand so, dass in die offene Handfläche die Feldlinien eintreten,
  • dann zeigt der abgespreizte Daumen in Richtung der Ursache ( = Stromrichtung) und
  • die ausgestreckten Finger in Richtung der Wirkung ( = Ablenkkraft)
  • Ist das nicht ein schönes Bild für den Spruch: "Kleine Ursache (Daumen) aber große Wirkung (Finger)?

    Die Berechnung der Wirkung

    Die Ablenkkraft ist das Produkt aus

  • der magnetischen Flussdichte B in T
  • der wirksamen Leiterlänge (= Länge des Leiters im Magnetfeld) l in m
  • der fließenden Stromstärke I in A und
  • der Anzahl der Leiter, die sich im Magnetfeld befinden (Windungszahl einer Spule) N

     

    Das Amperesche Gesetz

    Die Beobachtung, dass sich zwei stromdurchlossene Leiter gegenseitig beeinflussen, geht auf Ampere zurück. Auch dazu lässt sich ein einfacher Versuch aufbauen, der die Wirkung der Stromrichtung verdeutlicht. Das folgende Bild zeigt gegensinnig stromdurchflossene Leiter, bei denen sich die entstehenden Feldlinien abstossen.

    Die Gesetzmäßigkeit zur gegenseitigen Beeinflussung der stromdurchflossenen Leiter ist sehr ähnlich der Gesetzmäßigkeit der Massenanziehung (Gravitation):

    Die Kraftwirkung ist proportional

  • einer Naturkonstante,
  • der Drahtlänge l in m
  • und den Strömen in den Leitern I1 und I2 in A
    und sie ist umgekehrt proportional
  • zum Leiterabstand a in m

    Das Ampersche Gesetz besagt, dass zwei von einem Ampere stromdurchflossene Leiter im Abstand eines Meters auf der Länge eines Meters, sich gegenseitig mit der Kraft von 0,2mN abstoßen oder anziehen.

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    © 2004 Harald Gorbach, hari.gorbach@onemail.at