Kraftwirkung auf elektrische Ströme im Magnetfeld - die Lorentzkraft

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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
Versuch Leiterschaukel Lorentzkraft.png

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:

UVW- oder 3-Finger-Regel
Daumen Zeigefinger Mittelfinger
Drei Finger Regel.jpg
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.

Wickelkabel

Aufbau

Ein Kabel aus Kupfergeflecht und ein Festmagnet.

Siehe auch dieses Video. (Wo?)

Links