Drehmoment eines magnetischen Dipols in einem äußeren B-Feld

lade · Anmeldungsdatum: 19.08.2019 Beiträge: 3

Meine Frage:
Hallo zusammen,

ich bereite mich momentan auf meine Physikklausur (Physik I & II für Naturwissenschaftler) vor und verzweifle an einem Sachverhalt, gezeigt in folgendem Bild (https://ibb.co/d2XF798):

Auf eine Leiterschleife mit magnetischem Dipolmoment p_m wirken an den Stellen, deren Geschwindigkeitsvektoren senkrecht zum äußeren B-Feld stehen, Lorentzkräfte, die, intuitiv betrachtet, ein solches Drehmoment auf die Leiterschleife bewirken, dass sie sich dem äußeren B-Feld ausrichtet, also p_m parallel zum B-Vektor liegt. Zur Berechnung des Drehmoments wird jedoch die Formel herangezogen, dass das Dremoment das Kreuzprodukt aus dem Dipolmomentvektor p_m und dem B-Feldvektor B ist. Dies würde jedoch nach der Rechte-Hand-Regel zu einem Drehmomentvektor führen, das senkrecht auf beiden Vektoren steht, also aus der Bildfläche heraus zeigt. Dies würde eigentlich dazu führen, dass sich die Leiterschleife parallel zur Bildebene kippt, mit einem Dipolmoment, das senkrecht zum äußeren B-Feld steht.

Wo ist hier mein Denkfehler? Der Drehmomentvektor muss ja letztendlich für eine korrekte Beschreibung der Ausrichtung der Leiterschleife im B-Feld parallel zum B-Feld laufen, ansonsten würde die Leiterschleife nicht in diese Richtung kippen. Also wie setzt sich dieses Drehmoment zusammen?

MfG Filip

Meine Ideen:
- Das Drehmoment könnte nicht additiv sein, ist es jedoch.
- Das Kreuzprodukt zur Berechnung des Drehmoments könnte einen anderen B-Feldvektor fordern (z.B. das von der Leiterschleife erzeugte B-Feld), jedoch führt dies auch nicht zum richtigen Drehmomentvektor.

Myon · Anmeldungsdatum: 04.12.2013 Beiträge: 6200

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lade · Anmeldungsdatum: 19.08.2019 Beiträge: 3

Myon · Anmeldungsdatum: 04.12.2013 Beiträge: 6200

Hmm... Ich weiss nicht genau, wie Du das meinst. Wenn der Drehmomentsvektor in die Zeichnungsebene hineinzeigt, dann wird eine Drehung der Stromschleife (wenn man auf die Zeichnung draufschaut) im Uhrzeigersinn bewirkt, in Übereinstimmung mit den eingezeichneten Lorentzkräften. Siehe z.B. die Grafik hier.

lade · Anmeldungsdatum: 19.08.2019 Beiträge: 3

Denkfehler erkannt. Ich habe angenommen, dass sich die von der Leiterschleife eingeschlossene Fläche zur fiktiven Fläche des Drehmomentvektors ausrichtet, anstatt, dass sich die Fläche der Leiterschleife entsprechend der implizierten Drehbewegung durch den Drehmomentvektor dreht...

So schnell kann es gehen. Vielen Dank!