Magnetfelder

Zusammenfassung

Eine nach allen Richtungen drehbar aufgehängte Magnetnadel (magnetic needle) orientiert sich unter dem Einfluss des magnetischen Erdfeldes so, dass das eine Ende der Nadel, das wir als Spitze bezeichnen wollen, nach Norden zeigt (Magnetkompass, magnetic compass). Ein beliebiges Magnetfeld (magnetic field) $\vec H$ lässt sich dann durch eine solche Nadel folgendermaßen charakterisieren: Die Spitze gibt die Richtung von $\vec H$ an, während das Drehmoment, mit dem die Magnetnadel ausgerichtet wird, proportional zum Betrag des Magnetfeldes ist. Auf diese Weise stellt man experimentell fest, dass ein langer, geradliniger Draht, der sich in z-Richtung erstreckt und der von einem Strom I in gleicher Richtung durchflossen wird (s. Fig.89), im Abstand r₀ ein Magnetfeld erzeugt, das nur eine φ-Komponente besitzt, für die H_φ∝I/r₀ gilt. Im SI wird die Proportionalitätskonstante zu 1/(2π) festgelegt, so dass sich

$$H_\varphi = \frac{I}{{2\pi r_0 }}$$

(307)

ergibt. Die Einheit der magnetischen Feldstärke 1A/m wird demnach im Abstand 1m von einem langen, geradlinigen Draht erzeugt, durch den ein Strom von 2π Ampere fließt. Die Gl.(307) nennen wir integrales Biot-Savart’sches Gesetz (Biot-Savart formula, Jean Baptiste Biot 1774–1862, Felix Savart 1791–1841).

Pjotr Kapitza: Wo die Zweifel aufhören, hört auch die Wissenschaft auf.