Wissensteil:
Bringt man einen stromdurchflossenen Leiter senkrecht zu den Feldlinien in ein Magnetfeld, so übt dieses Magnetfeld eine Kraft auf ihn aus. Diese Kraft F ist abhängig von der Stromstärke I und Länge s des Leiters.
Es gilt:
F ~ I, bei s = konstant,
F ~ s, bei I = konstant,
B nennt man die magnetische Flussdichte. Es handelt sich dabei um eine vektorielle Größe in Feldlinienrichtung. Sie steht sowohl zu F als auch s senkrecht. Einheit der magnetischen Flussdichte:
Steht der Leiter nicht senkrecht zu den Feldlinien, sondern unter einem Winkel α, so gilt für die Kraft F: F = B·I·s·sin α.
Ein weitere Größe zur Angabe der Stärke des magnetischen Feldes ist die magnetische Feldstärke H.
Es gilt: B = μ0·μr·H, wobei μ0 = 1,257·10-6 Vs/Am die magnetische Feldkonstante und μr die Permeabilitätszahl ist.
Magnetfelder werden oft durch stromdurchflossene Spulen erzeugt. Diese Magnetfelder haben den Vorteil, dass sie in Stärke und Orientierung variiert oder abgeschaltet werden können. Bei idealen Spulen, d. h. wenn die Länge l der Spule sehr viel größer ist als ihr Durchmesser d, verlaufen die Feldlinien im Spuleninneren nahezu homogen. Die Feldlinien im Inneren sind parallel zur Spulenachse und die Flussdichte ist konstant.
Für die magnetische Flussdichte einer langen Spule gilt:
B ~ I, wenn die Windungszahl n und die Länge l der Spule konstant,
B ~ n, wenn die Stromstärke I und die Länge l der Spule konstant,
B ~ 1/l, wenn die Stromstärke I und die Windungszahl n der Spule konstant.
Somit gilt: B ~ I·n·1/l bzw. B = μ0·μr·I·n/l.
Die Permeabilitätszahl μr hängt vom Material ab. So kann man z. B. durch Einfügen eines Eisenkernes in das Spuleninnere das Magnetfeld erhöhen, bei konstanter Stromstärke und Länge der Spule.
