Magnetkraft auf einen Leiter Rechner
Gib eine magnetische Feldstärke, eine Stromstärke und eine Leiterlänge ein, um die Kraft in Newton zu erhalten — die BIL-Formel hinter jedem Elektromotor.
Die BIL-Formel, sofort
Gib Feldstärke, Stromstärke und Leiterlänge ein und dieser Rechner liefert die Kraft (F = BIL) in Newton.
SI-Einheiten verwenden
Feld in Tesla, Strom in Ampere und Länge in Metern ergeben die Kraft in Newton — und der Strom wird als senkrecht zum Feld angenommen.
Was ist die magnetische Kraft auf einen Leiter?
Der Schub hinter jedem Motor
Dieser Rechner ermittelt die Kraft, die ein Magnetfeld auf einen geraden stromdurchflossenen Leiter ausübt. Sobald sich Ladung durch ein Magnetfeld bewegt, erfährt sie einen seitlichen Schub, und ein Leiter ist nichts anderes als ein Strom bewegter Ladung — also wird der gesamte Leiter rechtwinklig zu Strom und Feld gedrückt. Die Größe dieses Schubs hängt von drei Dingen ab: wie stark das Feld ist (in Tesla), wie viel Strom fließt (in Ampere) und wie viel des Leiters im Feld liegt (in Metern). Multipliziere sie und du erhältst die Kraft in Newton. Das ist das Prinzip, das Elektromotoren dreht, Lautsprecher Luft bewegen lässt und Railguns beschleunigt.
Gib eine Feldstärke in Tesla, eine Stromstärke in Ampere und eine Leiterlänge in Metern ein, um sofort die magnetische Kraft in Newton zu erhalten.
Die Kraft ist die Feldstärke multipliziert mit der Stromstärke und mit der Länge des Leiters im Feld, wenn der Strom senkrecht zum Feld verläuft.
F = B × I × LNimm ein 0,2 m langes Stück Leiter, das 10 A führt und quer in einem 0,5-T-Magnetfeld liegt. Die Kraft ist 0,5 × 10 × 0,2 = 1 N. Jeder Faktor geht direkt proportional ein: Verdopple den Strom und die Kraft verdoppelt sich; halbiere das Feld und die Kraft halbiert sich. Verwende Tesla, Ampere und Meter, dann kommt die Kraft in Newton zurück.
Die Newton-Zahl ist der stetige seitliche Schub auf den Leiter, solange der Strom fließt. In einem Motor wirkt dieser Schub auf jede Windung der Spule, und die vielen Windungen summieren sich zu einem Drehmoment, das stark genug ist, eine Welle unter Last zu drehen. Weil alle drei Eingaben linear eingehen, sagt dir das Ergebnis genau, an welchem Hebel du ziehen musst: ein stärkerer Magnet, ein größerer Strom oder ein längerer Leiter skalieren die Kraft jeweils gleich. Deshalb stapeln Motorenbauer viele Windungen (mehr wirksame Länge) und speisen so viel Strom ein, wie der Leiter im stärksten erlaubten Feld sicher tragen kann. Die Richtung der Kraft folgt der Rechte-Hand-Regel und kehrt sich um, wenn du entweder den Strom oder das Feld umkehrst — der Trick, der einen Motor in jeder Halbperiode in dieselbe Richtung dreht.
Die Formel ist für den Idealfall exakt, doch ein paar Punkte solltest du im Blick behalten.
Senkrechter Strom und einheitliche Einheiten
Dieser Rechner setzt voraus, dass der Strom senkrecht zum Magnetfeld verläuft, was die maximale Kraft ergibt. Im allgemeinen Fall gilt F = B × I × L × sin θ, wobei θ der Winkel zwischen Leiter und Feld ist; bei θ = 0 (Leiter parallel zum Feld) ist die Kraft null. Halte deine Einheiten durchgängig gleich — Tesla, Ampere und Meter —, sonst stimmen die Newton nicht, und denk daran, dass ein gleichförmiges Feld entlang der gesamten Leiterlänge angenommen wird.