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Magnetfeld von elektrischen Strömen

Das Magnetfeld einer Leiterschleife

Man biegt einen stromdurchflossenen Draht kreisförmig zu einer Leiterschleife und betrachtet das so entstehende Magnetfeld. In unmittelbarer Nähe wird jedes Teilstück des Drahtes bei Stromdurchfluss wie beim geraden Draht von konzentrischen Feldlinien umgeben. Durch die Superposition der Magnetfelder jedes Teilstücks entsteht nun jedoch ein anderes Gesamtfeld. Insbesondere verlaufen durch die Mitte der Leiterschleife Feldlinien mit sehr geringer Krümmung.

Abb.1

Querschnitt durch eine Leiterschleife mit Feldlinien

Arbeitsauftrag

Stellen Sie sich einen senkrechten Schnitt durch eine Leiterschleife vor, d.h. die Schnittebene steht senkrecht zur Ebene der Leiterschleife und beinhaltet deren Mittelpunkt.

Abb.2
JPAKMA-Projekt "Magnetfeld um einen geraden Leiter"

In dieser Ebene sind dann nur die beiden Durchstoßpunkte der Leiterschleife zu sehen. In einem Durchstoßpunkt zeigt die Richtung der Stromstärke in die Ebene hinein und im anderen aus der Ebene heraus. Diese Situation lässt sich mit dem Feldapplet konstruieren.

Zu beachten ist allerdings, dass die Simulation mit geraden Drähten rechnet, während die Leiterschleife ja kreisförmig gebogen ist. Die Vereinfachung mit geraden Drähten genügt uns jedoch für eine qualitative Betrachtung des Magnetfeldes.

Konstruieren Sie eine Leiterschleife aus zwei sich gegenüberliegenden Drähten unterschiedlicher Stromrichtung und betrachten Sie das Feld. Überlegen Sie, wie das Feld aussieht, wenn man weitere, parallel verschobene Leiterpaare hinzufügt.

Auf diese Weise kann der Querschnitt durch eine Spule simuliert werden. Dies wird in der nächsten Aufgabe getan.

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