Kraft auf stromdurchflossenen Leiter
Inhaltsverzeichnis
Vorwissen
Versuch
Versuchsaufbau+Durchführung: Wir hängen einen Leiter in ein Magnetfeld (z.B. Hufeisenmagnet) und lassen einen Strom durch den Leiter fließen.
Beobachtung: Der Leiter wird - je nach Stromrichtung - entweder aus dem Magnet herausgedrückt, oder in den Magnet hineingezogen.
Erklärung: Wir können das Phänomen mit der Lorentzkraft beschreiben.
Kraft auf stromdurchflossenen Leiter
Wir wollen nun wissen, welche Kraft auf den Leiter wirkt. Dazu gehen wir von der Lorentzkraft aus:
Wobei 
die Lorentzkraft, 
die Ladung, 
die Geschwindigkeit der Teilchen und 
die Stärke des Magnetfeldes angibt.
Betrachten wir unseren stromdurchflossenen Leiter, so wissen wir, dass sich darin die Elektronen mit einer Ladung von 
bewegen. Jedoch können wir die Geschwindigkeit noch nicht direkt angeben.
Nach der Definition der elektrischen Stromstärke 
gibt diese an, welche Ladungsmenge in einer bestimmten Zeit durch einen Leiter fließt. Es gilt also:
Für die Geschwindigkeit kennen wir aus der Mechanik den Zusammenhang
mit der Strecke bzw. der Leiterlänge 
und der Zeit 
.
Setzen wir diese beiden Zusammenhänge in die Formel für die Lorentzkraft ein so erhalten wir:
Auf einen Leiter der Länge in einem Magnetfeld wirkt bei einer Stromstärke also die Kraft
Aufgabe 1
Das magnetische Feld eines Dauermagneten in einem Drehspulinstrument besitzt die magnetische Flussdichte 
. Auf ein zu diesem Magnetfeld senkrechtes Leiterstück der Länge 
wirkt die Kraft 
.
Wie groß ist die elektrische Stromstärke ?
Lösung
gegeben: 
, 
,
gesucht: 
Formel umstellen: 
einsetzen: 
Antwort: Durch den Leiter fließt eine Stromstärke von 
