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Kraft zwischen zwei Drähten (unendlich lange Drähte)
 
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frage1



Anmeldungsdatum: 20.02.2021
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Beitrag frage1 Verfasst am: 22. Feb 2021 14:18    Titel: Kraft zwischen zwei Drähten (unendlich lange Drähte) Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Zwei dünne, unendlich lange gerade Drähte befinden sich im Abstand d=30 cm voneinander. Im linken Draht fließen 5 A, im rechten 8 A. (Leider habe ich hier kein Bild, aber hoffe, dass die Rechnung trotzdem gut lösbar ist.)
a) Berechne die Kraft, die zwischen den beiden Drähten auf der länge 2m wirkt.
Ziehen sie sich an oder stoßen sie sich weg?

Meine Ideen:
Hallo Leute,
ich weiß nicht, ob ich da richtig denke, aber ich vermute, dass ich da die Formel B=µ*I/2pi*r anwenden muss. Auch denke ich, dass ich auch die Formel µ0*I/2pi*R^2*r verwenden kann. Eine andere Formel fällt mir dazu nicht an, da die Rechnung ja auf das Amper´sche Gesetzt beruht, oder? Ich stehe auf der Leitung. Ich hoffe, ihr könnt mir weiterhelfen. Danke!
Myon



Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5932

Beitrag Myon Verfasst am: 22. Feb 2021 17:48    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
ich weiß nicht, ob ich da richtig denke, aber ich vermute, dass ich da die Formel B=µ*I/2pi*r anwenden muss.

Ja, damit erhältst Du das Magnetfeld, das einen Leiter umgibt. Die 2. Gleichung wäre (mit Klammern um den Nenner) das Magnetfeld im Innern eines Leiters.

Das Magnetfeld vom Draht mit Strom I1 am Ort des anderen Drahtes wäre also



Dieses Magnetfeld beim 2. Draht bewirkt nun eine Lorentzkraft auf diesen - dies ist die gesuchte Kraft.

Ob sich die Drähte anziehen oder abstossen, hängt davon ab, ob die Ströme in gleicher Richtung fliessen oder entgegengerichtet (Rechte-Hand-Regel benützen oder wie auch immer Du das machst).

Die folgende Diskussion wurde hierhin verschoben. Steffen
frage1



Anmeldungsdatum: 20.02.2021
Beiträge: 569
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Beitrag frage1 Verfasst am: 23. Feb 2021 10:35    Titel: Antworten mit Zitat

@myon, was soll ich für A einsetzen 5A oder 8A? Oder soll ich 2 rechnungen durchführen 1x mit 5A und 1x mit 8A?
Abel
Gast





Beitrag Abel Verfasst am: 23. Feb 2021 12:52    Titel: Antworten mit Zitat

frage1 hat Folgendes geschrieben:
@myon, was soll ich für A einsetzen 5A oder 8A? Oder soll ich 2 rechnungen durchführen 1x mit 5A und 1x mit 8A?

das war vermutlich oben angedeutet mit der Bemerkung
"Ob sich die Drähte anziehen oder abstossen, hängt davon ab, ob die Ströme in gleicher Richtung fliessen oder entgegengerichtet (Rechte-Hand-Regel benützen oder wie auch immer Du das machst)."
Im einen Fall ergibt sich also eine Addition, im anderen Fall eine Subtraktion der Einzel-Kräfte,
was der Addition oder Subtraktion der Einzel-Strom-Beträge entsprechen müsste.
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861

Beitrag GvC Verfasst am: 23. Feb 2021 13:12    Titel: Antworten mit Zitat

Abel hat Folgendes geschrieben:
...
"Ob sich die Drähte anziehen oder abstossen, hängt davon ab, ob die Ströme in gleicher Richtung fliessen oder entgegengerichtet (Rechte-Hand-Regel benützen oder wie auch immer Du das machst)."
Im einen Fall ergibt sich also eine Addition, im anderen Fall eine Subtraktion der Einzel-Kräfte,
was der Addition oder Subtraktion der Einzel-Strom-Beträge entsprechen müsste.


Sorry, dass ich mich einmische, aber das ist absoluter Quatsch! In die Formel für die Kraft werden natürlich beide Ströme eingesetzt:

I1 für die Berechnung des Magnetfeldes um den Strom I1 herum, I2 für die Kraft auf den Leiter 2.

oder

I2 für die Berechnung des Magnetfeldes um den Strom I2 herum, I1 für die Kraft auf den Leiter 1.

In beiden Fällen ergibt sich derselbe Kraftbetrag. Nur die Richtungen sind entgegengesetzt. Sonst würe sich das ganze System ja bewegen. Die Kräfte auf beide Leiter sind also entgegengesetzt gleich groß. Ob es sich dabei um anziehende oder abstoßende Kräfte handelt, hängt wie gesagt von den Stromrichtungen ab. Gleiche Richtung: anziehende Kraft; entgegengesetzte Richtung: abstoßende Kraft.
Myon



Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5932

Beitrag Myon Verfasst am: 23. Feb 2021 13:16    Titel: Antworten mit Zitat

Zurück zur Aufgabe (wenigstens für einen Augenblick...):

frage1 hat Folgendes geschrieben:
@myon, was soll ich für A einsetzen 5A oder 8A? Oder soll ich 2 rechnungen durchführen 1x mit 5A und 1x mit 8A?

Die Magnetfelder B1 und B2, die durch die beiden Ströme I1 und I2 hervorgerufen werden am Ort des jeweils anderen Drahtes, sind (logischerweise) nicht gleich. Die Lorentzkräfte, die dann aber auf die beiden Drähte wirken, sind betragsmässig gleich, aber entgegengerichtet. D.h., die beiden Drähte werden voneinander angezogen oder abgestossen, je nachdem, ob die Ströme in gleicher Richtung fliessen oder nicht.

Auf einen Leiter der Länge l, durch den ein Strom I fliesst und der in einem zum Leiter senkrecht liegenden Magnetfeld B liegt, wirkt eine Lorentzkraft vom Betrag



Allgemeiner: Ist ein Vektor, der in die Richtung des Stroms I zeigt, so gilt



Edit: Danke, Steffen, sonst wird es etwas unübersichtlich.
frage1



Anmeldungsdatum: 20.02.2021
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Beitrag frage1 Verfasst am: 23. Feb 2021 13:22    Titel: Antworten mit Zitat

@Gvc, ertsmals danke! Ich kann mir da bildlich nichts vorstellen. Kann man hier ein bild oder so hochladen, damit ich mir das besser vorstellen kann. So tu ich mich schwer das ganze zu verstehen. Ich dachte ich kann es ohne eine skizze lösen. Ich kann mir das irgendwie nicht vorstellen.. ich hoffe dass du mir weiterhelfen kannst. Nochmals danke

Zuletzt bearbeitet von frage1 am 23. Feb 2021 13:26, insgesamt einmal bearbeitet
frage1



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Beitrag frage1 Verfasst am: 23. Feb 2021 13:23    Titel: Antworten mit Zitat

Myon, ich lese mir deine erklärung in ruhe durch und melde mich dann.
Myon



Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5932

Beitrag Myon Verfasst am: 23. Feb 2021 13:34    Titel: Antworten mit Zitat

Hier sonst das Bild eines Lernkärtchens, das ich seinerzeit für die 1. Vordiplomprüfung angefertigt hatte.

PS: Damals wurde das Ampère noch anders definiert...



IMG_1185.JPG
 Beschreibung:
 Dateigröße:  276.77 KB
 Angeschaut:  2049 mal

IMG_1185.JPG




Zuletzt bearbeitet von Myon am 23. Feb 2021 13:38, insgesamt einmal bearbeitet
frage1



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Beitrag frage1 Verfasst am: 23. Feb 2021 13:37    Titel: Antworten mit Zitat

Okay danke.
Myon



Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5932

Beitrag Myon Verfasst am: 23. Feb 2021 13:39    Titel: Antworten mit Zitat

Anders als auf dem Bild sind in der Aufgabe die beiden Ströme nicht gleich.
Abel
Gast





Beitrag Abel Verfasst am: 23. Feb 2021 13:52    Titel: Antworten mit Zitat

stimmt, war Quatsch was ich oben schrieb.
Hier habe ich jetzt auch die richtige Erklärung gefunden:
people.physik.hu-berlin.de/~mitdank/dist/scripten/amperesches-gesetz.pdf
frage1



Anmeldungsdatum: 20.02.2021
Beiträge: 569
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Beitrag frage1 Verfasst am: 23. Feb 2021 14:02    Titel: Antworten mit Zitat

@Myon, es sind schon einige Fragen aufgetaucht. Warum muss ich die rechte hand nehmen und nicht die linke. Es handelt sich ja um negativ geladene teilchen ist dann nicht die linke hand gefragt?
Steffen Bühler
Moderator


Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7282

Beitrag Steffen Bühler Verfasst am: 23. Feb 2021 14:31    Titel: Antworten mit Zitat

Nein, bei der Regel geht es um die technische Stromrichtung.

Viele Grüße
Steffen
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