Magnetfelder durch Ströme

Untertitel: Ørsteds wichtige Entdeckung

Um das Jahr 1820 machte Hans Christian Ørsted die Entdeckung, dass eine Magnetnadel abgelenkt wird, wenn in der Nähe Strom fließt (F1). Das schlug wie eine Bombe ein, denn es belegte endlich die Vermutung, dass Elektrizität und Magnetismus zusammenhängen.

a) Ablenkung von Magnetnadeln durch elektrischen Strom. Das Magnetfeld kann man auch sehr schön durch Eisenspäne sichtbar machen, b) Die Richtung der Feldlinien kann man auch ohne Magnetnadel mit der rechten Hand bestimmen. Wenn der Daumen in technische Stromrichtung zeigt, dann zeigen die Finger die Richtung des Magnetfeldes an, in diesem Fall gegen den Uhrzeigersinn.

Zunächst war nicht ganz klar, wie dieser Effekt entsteht. Heute wissen wir, dass der Stromfluss ein Magnetfeld erzeugt. Dieses kann man mit Eisenspänen sehr schön zeigen. Im Gegensatz zu elektrischen sind magnetische Feldlinien in sich geschlossen. Im Falle eines geraden Leiters liegen sie kreisförmig um diesen herum. Die Richtung der Feldlinien ist reine Definitionssache und wurde so festgelegt: Das Magnetfeld zeigt in die Richtung, in die der Nordpol einer Magnetnadel zeigt bzw. zeigen würde (Abb. b).

Was passiert mit zwei stromdurchflossenen Leitern (F2)? Nachdem jeder ein Magnetfeld erzeugt, müssen zwischen ihnen magnetische Kräfte wirken. Die Kraftrichtung hängt von der Stromrichtung ab: Parallele Ströme ziehen einander an, antiparallele stoßen einander ab (folgende Abb.). Dieser Unterschied zeigt sich auch sehr schön im Feldlinienbild.

Parallele Ströme (a) führen zur Anziehung, antiparallele (b) zur Abstoßung. Antiparallel bedeutet parallel, aber in die Gegenrichtung verlaufend.

Parallele (a) und antiparallele (b) Ströme. Die Symbole für „Spitze„ oder „Schaft“ deuten an, ob der Strom die Bildebene hinein oder hinaus fließt.

Im Folgenden wird auch immer wieder von Permanentmagneten die Rede sein. Eine Kompassnadel aus Eisen ist zum Beispiel ein solcher. Der Magnetismus entsteht hier durch die Elektronenspins und bleibt auch erhalten, wenn kein Strom fließt.

• <swv ph:magnetfeld:aq#die_kleinsten_magneten_der_welt>Die kleinsten Magenten der Welt</swv>

• Bewegte elektrische Ladungen erzeugen Magnetfelder.
• Daher wirken zwischen zwei Strom führenden Leitern magnetische Kräfte.
• Das Feld von Permanentmagneten kommt durch die Elektronenspins zu Stande.