ET4-19 – Magnetisches Feld – Rechte-Hand-Regel

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Inhaltsverzeichnis:

In diesem Kurstext erklären wir dir einfach und unkompliziert das Magnetfeld eines von Strom durchflossenen Leiter und vermitteln wir ein umfassendes Verständnis du dessen Aufbau mit Hilfe der Rechte-Hand-Regel sowie der Linke-Hand-Regel

Für ein optimales Verständnis helfen dir in diesem Kursabschnitt drei ausführliche Videoclips und zwei anschauliche Rechenbeispiele zu dem Thema.

Mehr zu diesem Thema und der Elektrotechnik findest du im Kurs: ET5-Magnetische Felder

 

Rechte-Hand-Regel – Definition

Merk’s dir!

“Mit der Rechte-Hand-Regel können wir den Verlauf der magnetischen Feldlinien ermitteln, sofern wir die Richtung der Ladungsbewegung in einem elektrischen Leiter kennen. Wird die Richtung der Ladungsbewegung umgekehrt, so verwendet man auch die Linke-Hand-Regel.”

 

Rechte-Hand-Regel - perfekt erklärt
Rechte-Hand-Regel – perfekt erklärt

 

Rechte-Hand-Regel – Grundlagen

Mit dieser Regel können auch ungeübte Menschen einfach sowie unkompliziert Aussagen zu elektro-magnetischen Phänomenen treffen.

 

Rechte Hand drauf…

Der Erfinder dieser „magischen“ Fingertechnik war der niederländische Physiker Henrik Lorentz. Aus Dank dafür und vieler weiterer Entdeckungen in diesem Wissenschaftsbereich wurde, die Kraft, welche auf die bewegten Ladungsträger im Magnetfeld wirkt, nach ihm benannt. Du kennst Sie unter dem Namen Lorentzkraft.

 

In deiner Literatur findest du nicht selten alternative Bezeichnungen wie

  • Rechte-Faust-Regel

sowie

  • Rechte-Daumen-Regel

sowie

  • Korkenzieherregel

sowie

  • UVW-Regel

 

Rechte-Hand-Regel – Magnetfeld eines von Strom durchflossenen Leiter

Wie du ja mittlerweile ganz genau weißt, erzeugen bewegte Ladungsträger in einem Leiter ein Magnetfeld, dass diesen umgibt. Die magnetischen Feldlinien verlaufen dabei radial um den Leiter herum.

Diese physikalische Gegebenheit ist in der nächsten Abbildung verdeutlicht.

Stromdurchflossener Leiter - Magnetfeld
Stromdurchflossener Leiter – Magnetfeld

 

Der orange Pfeil gibt die Richtung des elektrischen Stroms, also die Ladungsbewegung an.

 

Ladungsträger fließen von uns weg

Im ersten Bild schauen wir direkt auf den Querschnitt des Leiters.

Stromdurchflossener Leiter
Stromdurchflossener Leiter

 

Hier fließen die Ladungsträger von uns als Betrachter weg und die magnetischen Feldlinien verlaufen im Uhrzeigersinn.

 

Ladungsträger fließen auf uns zu

Im zweiten Bild schauen wir auch wieder direkt auf den Querschnitt des Leiters nur von der anderen Seite.

Stromdurchflossener Leiter - Magnetfeld
Stromdurchflossener Leiter – Magnetfeld

 

Hier fließen die Ladungsträger auf uns als Betrachter zu. Die magnetischen Feldlinien verlaufen durch diesen Perspektivenwechsel jetzt entgegen des Uhrzeigersinns.

 

Merk’s dir!

Um die Hand-Regeln nutzen zu können gehen wir von der physikalischen Stromrichtung aus.

 

Rechte-Hand-Regel – Anwendung

Die Rechte-Hand-Regel hilft uns den Verlauf der magnetischen Feldlinien zu bestimmen, sofern der Stromfluss vom positiven hin zum negativen Pol einer Spannungsquelle verläuft. Man betrachtet hier den Verlauf von Kationen (positiven Ladungsträgern). Auch die Angabe der Lorentzkraft ist so möglich.

Rechte-Hand-Regel - Prinzip
Rechte-Hand-Regel – Prinzip

 

Handstellung

Betroffen sind Daumen, Zeigefinger und bei Bedarf auch der Mittelfinger. Alle stehen im 90° Winkel zueinander.

 

Daumen – Stromfluss

Der Daumen zeigt in die Richtung des Stromflusses (Ladungsbewegung). Also von Plus (+) zu Minus (-).  Man spricht auch von der Angabe der Ursache.

 

Zeigefinger – Magnetfeld

Der Zeigefinger gibt uns die Richtung der magnetischen Feldlinien bzw. des Magnetfeldes an. Wobei die Fingerspitze zum Nordpol zeigt und der Fingeransatz der Südpol ist.

 

Mittelfinger – Lorentzkraft

Der Mittelfinger gibt uns die Richtung der Kraft an. Hier spricht man von der Angabe der Wirkung.

 

Wenn’s mal wieder schnell gehen muss…

Die vereinfachte Variante ist die Rechte-Faust-Regel

Rechte-Faust-Regel
Rechte-Faust-Regel

 

Hier wird nur der Daumen aufgestellt, welcher dann die Stromrichtung angibt und die angelegten Finger geben Auskunft über die Verlaufsrichtung der magnetischen Feldlinien. Eine Angabe der Lorentzkraft erfolgt nicht. 

 

Linke-Hand-Regel – Anwendung

Die Linke-Hand-Regel wird für den gleichen Zweck eingesetzt wie die Rechte-Hand-Regel, nur mit dem Unterschied, dass die Elektronen (Ladungsträger) hier vom negativen hin zum positiven Pol einer Spannungsquelle verlaufen. Hier betrachtet man hingegen den Verlauf von Elektronen (negativen Ladungsträgern).

Linke-Hand-Regel - Prinzip
Linke-Hand-Regel – Prinzip

 

Rechte-Hand-Regel in der Praxis

Die Regel hat auch in der praktischen Anwendung viele Vorteile. Nachfolgende findest du eine Auswahl:

  • Wirkungsweise von Gleichstrommotoren

sowie

  • Richtung von Elektronenstrahlen in gleichnamigen Röhren ermitteln.

sowie

  • Kraftrichtung bei zwei stromdurchflossenen Leitern ermitteln.

 

Was kommt als Nächstes?

Im kommenden Kurstext erfährst du wie sich Fluss und Flussdichte bei Magnetfeldern berechnen lassen.

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