[INFO3] ET5 – Magnetisches Feld – Rechte-Hand-Regel
Dieser Kurstext ist ein Auszug aus unserem Onlinekurs: ET5 – Magnetische Felder
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.
“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 – Grundlagen
Mit dieser Regel können auch ungeübte Menschen einfach sowie unkompliziert Aussagen zu elektro-magnetischen Phänomenen treffen.
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
- Rechte-Daumen-Regel
sowie
- Korkenzieherregel
und
- 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.
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.
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.
Hier fließen die Ladungsträger auf uns als Betrachter zu. Die magnetischen Feldlinien verlaufen durch diesen Perspektivenwechsel jetzt entgegen des Uhrzeigersinns.
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.
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.
Die vereinfachte Variante ist die 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).
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.
und
- Kraftrichtung bei zwei stromdurchflossenen Leitern ermitteln.