Magnetische Kräfte zwischen parallelen Leitern

Kräfte zwischen parallelen Leitern

Definition

Ein stromdurchflossener Leiter erzeugt ein Magnetfeld. Die Stärke dieses Feldes ist direkt proportional zur Stromstärke I und umgekehrt proportional zum Abstand d vom Leiter.

Befindet sich ein stromdurchflossener Leiter in einem Magnetfeld, wirkt eine Kraft auf ihn. Diese hängt von der Feldstärke B, der Stromstärke I und der Leiterlänge l ab. Die Richtung der Kraft F steht senkrecht auf der Ebene, die durch die Vektoren B und l aufgespannt wird. Die Richtung der Interaktion wird durch die Rechte-Hand-Regel bestimmt.

Wenn zwei stromdurchflossene Leiter nahe beieinander liegen, interagieren ihre Magnetfelder miteinander. Bei zwei parallelen Leitern mit den Strömen I₁ und I₂, die durch einen Abstand d getrennt sind, wirkt gemäß den Versuchen von Ampère eine Kraft auf eine Länge L der Leiter:

Die Richtung der Kraft F verläuft entlang der Verbindungslinie zwischen den Leitern (radial). Dabei ist zu beachten, dass F senkrecht auf B und l steht.

Die Kraft, die Leiter 2 auf Leiter 1 ausübt, ist betragsmäßig gleich, aber entgegengesetzt gerichtet (Gesetz von Aktion und Reaktion).

Wie aus den Diagrammen ersichtlich, sind die magnetischen Kräfte zwischen parallelen Leitern anziehend, wenn die Ströme in die gleiche Richtung fließen, und abstoßend, wenn sie in entgegengesetzte Richtungen fließen.

Definition des Ampere

• Definition nach Ampère:

Der obige Ausdruck dient als Grundlage für die Definition des Ampere im SI-Einheitensystem. Wenn durch zwei Leiter jeweils ein Strom von 1 Ampere fließt und sie einen Abstand von d = 1 Meter haben, ergibt sich folgende Definition:

"Ein Ampere ist die Stromstärke, die, durch zwei im Vakuum parallel im Abstand von 1 Meter voneinander angeordnete, geradlinige, unendlich lange Leiter mit vernachlässigbarem, kreisförmigem Querschnitt fließend, zwischen diesen Leitern je 1 Meter Leiterlänge eine Kraft von 2 · 10^-7 Newton hervorruft."

Dabei ist die Kraft anziehend, wenn die Ströme die gleiche Richtung haben, und abstoßend, wenn sie entgegengesetzt sind.