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Aufgabe

Kraft auf Leiterrahmen

Schwierigkeitsgrad: leichte Aufgabe

In ein aus der Papierebene gerichtetes Magnetfeld mit der Feldstärke \(B = 0{,}2\,{\rm{T}}\) tauchen die skizzierten Leiterrahmen (\({l_1} = 10\,{\rm{cm}}\); \({l_2} = 20\,{\rm{cm}}\)) ein.

Berechne für beide Fälle die Beträge der Kräfte, mit denen die Leiter in das Feld gezogen werden, wenn sie jeweils von einem Strom der Stärke \(I = 5{,}0\,{\rm{A}}\) durchflossen werden.

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Im Fall a) wirkt auf den Leiter die resultierende Kraft \(F_{\rm{mag}}\) vertikal nach unten. Auch die im Magnetfeld befindlichen vertikal verlaufenden Zuleitungen erfahren horizontal gerichtete Kräfte, die sich jedoch aufheben.

Berechnung von \(F_{\rm{mag}}\):\[F_{\rm{mag}} = I \cdot l_1 \cdot B \Rightarrow F_{\rm{mag}} = 5{,}0\,\rm{A} \cdot 0{,}10\,\rm{m} \cdot 0{,}2\,\rm{T} = 0{,}1\,\rm{N}\]

Im Fall b) wirkt auf den Leiter keine resultierende Kraft, da sich sowohl die horizontal verlaufenden Kräfte als auch die vertikal verlaufenden Kräfte aufheben.

Grundwissen zu dieser Aufgabe

Elektrizitätslehre

Ströme & magnetisches Feld