Rechenweg
F/l = μ0·I1·I2/(2π·a)
Gleichsinnig durchflossene Leiter ziehen sich an; die Kraft je Länge wächst mit beiden Strömen und fällt mit dem Leiterabstand.
Busch 2006, Abschnitt 2.7.2, Gl. (2.72) Leiter im Feld eines anderen Leiters
Kraft zwischen zwei parallelen stromdurchflossenen Leitern
Gleichsinnig durchflossene Leiter ziehen sich an; die Kraft je Länge wächst mit beiden Strömen und fällt mit dem Leiterabstand.
MINTSI
02
Ergebnis
Zielgröße auswählen und Eingaben berechnen.
Eingaben verstehen
- Kraft je Länge F/l — Anziehende (bei gleicher Stromrichtung) oder abstoßende Kraft je Meter Leiterlänge.
- Strom im ersten Leiter I1 — Stromstärke im ersten der beiden parallelen Leiter.
- Strom im zweiten Leiter I2 — Stromstärke im zweiten der beiden parallelen Leiter.
- Leiterabstand a — Abstand der beiden Leitermittelachsen zueinander.
Beispiel
I1=I2=10 A bei a=1 cm Abstand ergeben F/l=2 mN/m.
Annahmen und Grenzen
Unendlich lange, dünne, parallele Leiter im Vakuum beziehungsweise in Luft (μr≈1); reale Leiterquerschnitte, endliche Länge und ferromagnetische Umgebung fehlen.
Kraft zwischen zwei parallelen stromdurchflossenen Leitern verstehen
Der Rechner bestimmt die Kraft je Längeneinheit zwischen zwei parallelen, stromdurchflossenen Leitern, die grundlegende Kraftwirkung des Magnetfeldes, auf der u. a. die frühere Definition des Ampere beruhte.
Was beschreibt diese Größe?
Zwei parallele Leiter im Abstand a mit Strömen I1 und I2 üben je Länge die Kraft F/l=μ0·I1·I2/(2π·a) aufeinander aus. Bei gleicher Stromrichtung ziehen sie sich an, bei entgegengesetzter Richtung stoßen sie sich ab.
Formel und Variablen
F/l = μ0·I1·I2/(2π·a)
F/l = μ0·I1·I2/(2π·a)
| Symbol / Eingabe | Bedeutung |
|---|---|
| Kraft je Länge F/l | Anziehende (bei gleicher Stromrichtung) oder abstoßende Kraft je Meter Leiterlänge. |
| Strom im ersten Leiter I1 | Stromstärke im ersten der beiden parallelen Leiter. |
| Strom im zweiten Leiter I2 | Stromstärke im zweiten der beiden parallelen Leiter. |
| Leiterabstand a | Abstand der beiden Leitermittelachsen zueinander. |
Eingaben richtig wählen
I1 und I2 sind die Ströme in den beiden Leitern, a ist der Abstand ihrer Mittelachsen.
So benutzt du den Rechner
Ströme und Abstand aus der tatsächlichen Leitungsführung übernehmen; bei mehradrigen Kabeln den Abstand der betrachteten Adern verwenden.
Schritt-für-Schritt-Beispiel
I1=I2=10 A bei a=1 cm Abstand ergeben F/l=2 mN/m.
Ergebnis und Einheiten verstehen
Die Kraft wächst mit dem Produkt beider Ströme und fällt umgekehrt proportional zum Abstand; bei Kurzschlussströmen kann daraus eine erhebliche mechanische Belastung von Sammelschienen entstehen.
I1 und I2 sind Ströme, a eine Länge. F/l wird als Kraft je Länge ausgegeben.
Typische Anwendungen
Abschätzung mechanischer Kurzschlusskräfte auf parallele Sammelschienen und Leiterbahnen sowie Veranschaulichung der magnetischen Kraftwirkung in der Lehre.
Annahmen, Grenzen und typische Fehler
Ideal unendlich lange, dünne, parallele Leiter im Vakuum beziehungsweise in Luft; endliche Leiterlänge, reale Querschnitte und ferromagnetische Umgebung sind nicht enthalten.
Typischer Fehler: Nicht vergessen, dass bei entgegengesetzter Stromrichtung eine abstoßende statt anziehende Kraft entsteht; der Betrag der Formel ändert sich dadurch nicht.
Häufige Fragen
Wofür ist „Kraft zwischen zwei parallelen stromdurchflossenen Leitern“ gedacht?
Abschätzung mechanischer Kurzschlusskräfte auf parallele Sammelschienen und Leiterbahnen sowie Veranschaulichung der magnetischen Kraftwirkung in der Lehre.
Woher kommen die Eingabewerte?
I1 und I2 sind die Ströme in den beiden Leitern, a ist der Abstand ihrer Mittelachsen.
Was bildet das Ergebnis nicht ab?
Ideal unendlich lange, dünne, parallele Leiter im Vakuum beziehungsweise in Luft; endliche Leiterlänge, reale Querschnitte und ferromagnetische Umgebung sind nicht enthalten.