Stromdurchflossene Spule im Magnetfeld
Wie sich das Eigenfeld zwei stromdurchflossener Leiter mit dem Feld eines Dauermagneten überlagert – und warum dadurch ein Drehmoment auf die Spule entsteht.
Schritt 1: Eigenfeld der beiden Leiter
Was passiert hier physikalisch?
Jeder stromdurchflossene Leiter erzeugt um sich herum ein kreisförmiges Magnetfeld (Rechte-Hand-Regel). Fliesst der Strom aus dem Bildschirm heraus (Punkt), verläuft das Eigenfeld gegen den Uhrzeigersinn; fliesst der Strom in den Bildschirm hinein (Kreuz), verläuft es im Uhrzeigersinn.
Liegt dieser Leiter zusätzlich im homogenen Feld eines Dauermagneten, überlagern sich beide Felder zu einem gemeinsamen, verformten Feldlinienbild. Auf der Seite, auf der beide Felder gleichgerichtet sind, addieren sich die Feldstärken – das Feld wird dort dichter und stärker. Auf der gegenüberliegenden Seite sind die Felder entgegengerichtet, sie schwächen sich ab, die Linien weichen auseinander.
Dadurch entstehen vier Bereiche unterschiedlicher Feldstärke. Das Feld "drückt" jeden Leiter aus dem starken in den schwachen Bereich – es entsteht eine Kraft F (Lorentzkraft), senkrecht zu Stromrichtung und Magnetfeld. Da die beiden Leiter der Spule vom Strom in entgegengesetzter Richtung durchflossen werden, wirkt die Kraft auf der einen Seite nach oben und auf der anderen nach unten – die Spule beginnt sich um ihre Mittelachse (Drehpunkt) im Uhrzeigersinn zu drehen, bis sie senkrecht zum Feld steht.