Magnetische Feldkonfigurationen

Es erwies sich, dass elektrische Felder von Ladungen erzeugt werden. Es liegt nun nah zu vermuten, dass magnetische Felder durch bewegte Ladungen bzw. Ströme erzeugt werden. Dies ist mit zahlreichen Beobachtungen konsistent; unter anderem mit der Beobachtung, dass eine Kompassnadel in der Umgebung eines stromdurchflossenen Leiters eine Kraftwirkung erfährt.

Trotz dieser Analogie bzw. des Zusammenhangs zwischen elektrischem und magnetischem Feld muss man aufpassen, wenn es um die Feldkonfigurationen bei gegebener räumlicher Ladungs- bzw. Stromverteilung geht.

Dennoch können wir hier einige Feldlinienverläufe von Magnetfeldern angeben, indem wir uns als Phänomenologen begreifen, die auf experimentelle Resultate zurückgreifen. Eines der wichtigsten Naturprinzipien der Physik ist uns bereits im Fall der elektrischen Felder begegnet und wird hier auch sichtbar werden: Das Prinzip der Symmetrie.

Beispiel

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Magnetfeld einer Zylinderspule

Magnetische Feldlinien einer Spule

Es zeigt sich, dass das Magnetfeld im Innern der Zylinderspule als homogen angesehen werden kann. Außerhalb ist dies nicht mehr der Fall; es treten Inhomogenitäten auf, die auf die Geometrie der stromdurchflossenen Spule zurückzuführen sind. Man findet die folgende Formel für die magnetische Flussdichte $B$: $B=\mu_r\mu_0\frac{N\cdot I}{l}$,

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Beispiel

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Magnetfeld eines sehr langen Leiters

Magnetische Feldlinien eines langen Leiters