Das magnetische Feld II

Das Magnetfeld ist ein wichtiger Bestandteil der Elektrotechnik. Viele technische Anwendungen, wie beispielsweise der Elektromagnet, die Festplatte oder der Elektromotor wären ohne diese Erscheinung nicht möglich. Dieser Artikel ergänzt den Artikel „Das magnetische Feld I“ mit den Grundbegriffen, die mit dem magnetischen Feld zusammenhängen und zeigt wie die Kraft im magnetischen Feld wirkt.

Durchflutung Θ

Die magnetische Feldstärke einer Spule lässt sich bekanntlich durch die Formel H=I*N/l beschreiben. Je größer die Stromstärke I und umso größer die Windungszahl N, desto größer ist auch die magnetische Wirkung. Neben der Geometrie der Spule, ist das Produkt aus Strom und Windungszahl entscheidend für die Stärke des Magnetfeldes. Dies wird üblicherweise als Durchflutung bezeichnet.

Der magnetische Fluss Φ und die Flussdichte B

Wie im elektrischen Feld lässt sich auch im magnetischen Feld ein Fluss definieren. Er ist die Summe alle Feldlinien des magnetischen Feldes. Anders formuliert kennzeichnen alle aus dem Stabmagneten austretenden Feldlinien seinen magnetischen Fluss. Bei einer stromdurchflossenen Zylinderspule sind alle Feldlinien im Inneren gleich dem magnetischen Fluss, der aus dem Spulenquerschnitt austritt. Wenige Feldlinien bedeuten einen geringen magnetischen Fluss, während viele Feldlinien einen großen magnetischen Fluss kennzeichnen. Dies lässt sich in der grafischen Darstellung der Feldlinien eines Stabmagneten gut erkennen. Des Weiteren ist ersichtlich, dass im Inneren mehr Feldlinien pro Flächeneinheit auftreten als im Außenraum. Das heiß, dass dort die magnetische Flussdichte höher ist. Sind die Feldlinien parallel und im gleichen Abstand, herrscht also ein homogenes Feld, lässt sich die magnetische Flussdichte folgendermaßen berechnen:

Die Induktivität L

Im elektrischen Feld ist die Kapazität C die charakteristische Größe von Kondensatoren. Das entsprechende Bauteil zum Kondensator im elektrischen Feld ist die Spule im magnetischen Feld. Ihre charakteristische Größe ist die Induktivität L. In einer Leiterschleife bezeichnet das Verhältnis von magnetischem Fluss Φ zur elektrischen Stromstärke I die Induktivität:

Die Induktivität einer Spule errechnet sich aus der Induktivität einer Leiterschleife multipliziert mit der Anzahl der Leiterschleifen, auch Windungen genannt:

Kraftwirkung im magnetischen Feld

Bringt man einen stromdurchflossenen Leiter in ein Magnetfeld, so wird auf ihn eine Kraft ausgeübt. Dieser Effekt findet beispielsweise bei Elektromotoren Anwendung. Folgende Abbildung der Feldlinien verdeutlicht die Kraftwirkung:

Links sind die Felder separat dargestellt, wobei rechts das überlagerte Feld dargestellt wird. Bei den beiden obigen Abbildungen fließt der elektrische Strom aus der Bildebene heraus, wobei er bei den unteren in die Bildebene hineinfließt. Das magnetische Feld wird auf einer Seite des Leiters abgeschwächt, auf der anderen Seite verstärkt. Dadurch wird der Leiter abgedrängt.

Die Kraft, die auf den Leiter wirkt, ist abhängig von der Flussdichte, der Stromstärke sowie der Länge des Leiters im Magnetfeld. Sie lässt sich mit folgender Formel berechnen:

2 Kommentare

  • cycledork

    Wiedemal wunderschöne Bilder. Danke.

    • wordpressadmin

      Vielen Dank – wir geben uns auch sehr viel Mühe! 😉

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.

*