Kraftwirkung auf elektrische Ströme im Magnetfeld - die Lorentzkraft
Inhaltsverzeichnis
Versuche und Beispiele
Die springenden Kabel
- Aufbau
Batterie 12V mit Kabel und Schalter kurzschließen. Gleiche und ungleiche Stromrichtung.
Kabel im Magnetfeld
- Aufbau
Ein stromdurchflossenes Kabel und ein Hufeisenmagnet. Alternativ eine Leiterschaukel.
- Beobachtung
Die Leiterschaukel steht bei eingeschaltetem Strom schräg. Je größer die Stromstärke, desto schräger steht die Schaukel. (Animationsfilm)
Ändert man die Stromrichtung oder vertauscht durch Umdrehen des Magneten die Pole, so wird die Schaukel in die andere Richtung gedrückt.
Steht der Leiter nicht senkrecht zu den Feldlinien, sondern schräg, ist der Effekt geringer.
- Ergebnis
Auf einen stromdurchflossenen Leiter, der senkrecht zu den Feldlinien eines Magnetfeldes steht, wirkt eine Kraft.
Die Kraftrichtung kann man mit Hilfe der UVW- oder 3-Finger-Regel bestimmen:
| Daumen | Zeigefinger | Mittelfinger |  |
| Ursache | Vermittlung | Wirkung | |
| Stromrichtung (technisch + zu -) |
Feldlinienrichtung | Kraftrichtung |
Zeichnet man die Feldlinien- und Flächen, so erkennt man wie das Magnetfeld den Leiter in eine Richtung drückt. Das Feld um den stromdurchflossenen Leiter ist eine Überlagerung des magnetischen Wirbelfeldes um den Leiter mit dem Feld des Permanentmagneten.
Längs der Linien steht das Feld unter Zugspannung und längs der Flächen unter Druckspannung. Stellt man sich die Linien als elastische Gummibänder und die Flächen stabil vor, so sieht man, in welche Richtung das Magnetfeld den Leiter schiebt.
Feldlinien (rot) und Feldflächen (grün) des stromdurchflossenen Leiters im Magnetfeld. Der Leiter wird nach rechts gedrückt.
Die Maserung von Holz in der Nähe eines Astlochs hat große Ähnlichkeiten mit dem Magnetfeld.
Wickelkabel
- Aufbau
Ein Kabel aus Kupfergeflecht und ein Festmagnet.
Siehe auch dieses Video. (Wo?)
Messen der Lorentzkraft / magnetische Feldkonstante
- Aufbau
Eine lange Spule, ein Leiter an einem Kraftmesser innerhalb der Spule,
Links
- How to build a simple electric motor, plus how it works. (youtube: "The Tabletop Explainer et al.") Erklärung mit Lorentzkräften.
- Der einfachste Elektromotor der Welt (youtube: "Peter Baumgartner")
- LEIFI:Kraft auf Stromleiter
- Video: Eine Demonstration der Lorentzkraft mit Hilfe eines freien elektrischen Leiters in Quecksilber
