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Versuche

Parallele Leiter

Ziel des Versuchs

  • Demonstration der Kraftwirkung von zwei stromdurchflossenen Leitern aufeinander 

Der Versuch von Oerstedt hat gezeigt, dass ein stromdurchflossener Leiter magnetische Wirkungen in seiner Umgebung hervorruft. Wickelt man den Leiter zu einer Spule, so beobachtet man z.B. Kraftwirkungen auf ferromagnetische Körper.

Bringt man parallel zu einem langen Leiter aus Kupfer einen zweiten Kupferleiter, so kommt es - abhängig von der Stromrichtung in diesen Leitern - zu einer Abstoßung bzw. Anziehung der Leiter. Da die hierbei auftretenden Kräfte sehr schwach und somit die Auslenkung der frei hängenden Leiter klein ist, projizieren wir die Leiter mit einem Tageslichtprojektor an die Wand. Somit können wir auch kleinere Auslenkungen feststellen.

Jeder der beiden stromdurchflossenen, nicht-ferromagnetischen Leiter ruft in seiner Umgebung eine magnetische Wirkung hervor. Das Zusammenspiel dieser beiden Wirkungen führt offensichtlich zu den Kräften zwischen den Leitern. Eine genauere Erläuterung für dieses Phänomen wird erst in einer späteren Klasse gegeben.

Abb. 2 Kraftwirkung zwischen zwei parallelen Leitern, durch die Ströme in gleicher Richtung fließen

Die Animation in Abb. 2 zeigt die Anziehung zweier paralleler Leiter, wenn sie von gleich gerichteten Strömen durchflossen werden.

Abb. 3 Kraftwirkung zwischen zwei parallelen Leitern, durch die Ströme in entgegengesetzter Richtung fließen

Die Animation in Abb. 3 zeigt die Abstoßung zweier paralleler Leiter, wenn sie von entgegengesetzt gerichteten Strömen durchflossen werden.

Nutzung in alter Ampere-Definition

Joachim Herz Stiftung
Abb. 4 Veranschaulichung der alten Ampere-Definition

Die Kraftwirkung zwischen zwei parallelen, stromdurchflossenen Leitern hat man bis 2019 benutzt, um die Einheit der Stromstärke, das Ampere, festzulegen. Dabei galt: \(1\,\rm{A}\) ist die Stärke des zeitlich konstanten elektrischen Stromes, der im Vakuum zwischen zwei parallelen, unendlich langen, geraden Leitern mit vernachlässigbar kleinem, kreisförmigem Querschnitt und dem Abstand von \(1\,\rm{m}\) zwischen diesen Leitern auf einer Leiterlänge \(1\,\rm{m}\) eine Kraft von \(2\cdot 10^{-7}\,\text{Newton}\) hervorrufen würde.