Magnetische Kraft auf einen stromführenden Leiter

Stellen Sie sich einen Kompass vor, der in der Nähe eines stromdurchflossenen Leiters platziert ist. Die Nadel erfährt eine Kraft und wird tangential zu einem Kreis um den Leiter ausgerichtet. So bilden sich konzentrische Schleifen aus Magnetfeldern um den Leiter.

Die Richtung des vom Leiter erzeugten Magnetfeldes lässt sich durch die Rechtsregel bestimmen: Der Daumen zeigt in Richtung des Stroms und die umwickelten Finger geben die Richtung vor.

Wenn sich das Magnetfeld von der Ebene nach außen bewegt, wird es durch einen Punkt dargestellt; bewegt es sich auf die Ebene zu, wird es durch ein Kreuz dargestellt.

Betrachten Sie einen verschwindend kleinen Querschnitt des stromdurchflossenen Leiters in einem gleichmäßigen Magnetfeld. Wenn n die Anzahldichte der freien Ladungen ist, dann kann die Anzahl der Ladungsträger in der Sektion bestimmt werden.

Unter Berücksichtigung der Driftgeschwindigkeitsgleichung können die magnetische Kraft auf eine einzelne Ladung und die gesamte magnetische Kraft im Schnitt bestimmt werden.

Unter der Annahme, dass die Länge des infinitesimalen Abschnitts in die gleiche Richtung wie die Driftgeschwindigkeit verläuft, kann die Kraft auf den stromdurchflossenen Leiter bestimmt werden.