Magnetische Kraft zwischen zwei parallel verlaufenden Strömen

Zwei lange, gerade und parallel verlaufende stromführende Leiter wirken eine gleich große Kraft aufeinander aus. Die Richtung der Kraft hängt von der Stromrichtung in den Leitern ab.

Die von dem magnetischen Feld des ersten Leiters auf einen begrenzten Abschnitt des zweiten Leiters ausgeübte Kraft wird als das Produkt des Stroms im zweiten Leiter und des Vektorprodukts des Längenvektors entlang des Stromelements und des Feldes des ersten Leiters angegeben. Gemäß der Regel der rechten Hand für das Kreuzprodukt ist die Kraft auf den zweiten Leiter zum ersten Leiter hin gerichtet. Ähnlich übt das Feld des zweiten Leiters eine gleich große Kraft auf den ersten Leiter aus und ist zum zweiten Leiter hin gerichtet. Die Kräfte sind daher anziehend, wenn der Strom in beiden Leitern in die gleiche Richtung fließt. Wenn sich die Stromrichtung in einem der Leiter umkehrt, wird die Kraft abstoßend.

Da die Drähte sehr lang sind, wird die Kraft oft in Bezug auf die Kraft pro Längeneinheit angegeben, was die Grundlage für die Definition der Einheit "Ampere" für den Strom bildet. Quantitativ betrachtet ist ein Ampere die Menge an Strom, die in jedem der beiden parallel verlaufenden Leiter unendlicher Länge vorhanden ist und die sich einen Meter voneinander entfernt im leeren Raum befinden. Dadurch erfährt jeder Leiter eine Kraft von genau 1 N/m.

Diese Kraft ist für den Pincheffekt in elektrischen Lichtbögen und anderen Plasmen verantwortlich. Die Kraft ist offensichtlich, wenn die Gesamtladungsdichte null ist. Andernfalls überwiegt die Coulomb-Abstoßung die magnetische Anziehung. Eine anziehende Kraft verengt Ströme in einem kleineren Rohr in einem elektrischen Lichtbogen, in dem Ladungen parallel zueinander bewegt werden. In großen Schaltkreisunterbrechern, wie sie in Nahstromverteilungssystemen verwendet werden, kann der Pincheffekt einen Lichtbogen zwischen den Platten eines Schalters, der einen großen Strom unterbrechen soll, konzentrieren, Löcher brennen und sogar die Ausrüstung entzünden. Ein weiteres Beispiel für den Pincheffekt findet sich in der Sonnenplasma, wo Strahlen ionisierten Materials, wie Sonneneruptionen, durch magnetische Kräfte geformt werden.