Wie lautet das magnetische Kraftgesetz?

Grundsätzliches zu magnetischen Kräften

Einfache Versuche, die Sie auch zu Hause durchführen können, geben Ausschluss darüber, welche Kräfte wirken.

• Wenn Sie zwei Magnete haben, werden Sie schnell feststellen, dass diese sich nicht neutral gegeneinander verhalten. Sie ziehen sich entweder an oder stoßen sich ab.
• Magnete haben immer zwei verschiedene Pole. Die Abstoßung erfolgt, wenn sich zwei gleiche Pole nähern, bei ungleichnamigen Polen erfolgt eine Anziehung. Hier sehen Sie eine Analogie zur elektrischen Ladung, gleichnamige Ladungen stoßen sich ab, ungleichnamige ziehen sich an.
• Weiterhin werden Sie feststellen, dass die Teilung eines Magneten zu zwei Magneten führt. Das ist auch dann der Fall, wenn Sie den Magneten genau zwischen den Polen zerteilen.

Daraus können Sie ein einfaches magnetisches Kraftgesetz formulieren, das etwa so lautet Magnete haben einen Nord- und einen Südpol. Sind diese beweglich gelagert, richtet sich der Nordpol des Magneten zum Nordpol der Erde aus. Gleiche Pole stoßen einander ab. Ungleiche Pole der Magnete ziehen sich an.

Wie das Kraftgesetz korrekt lautet

Diese allgemeine Formulierung des magnetischen Kraftgesetzes gibt nur einen Hinweis auf eine Kraft, sagt aber nichts über deren Stärke aus. Untersuchungen haben gezeigt:

• Die Kraft hängt von der Polstärke (p₁, p₂) der verwendeten Magnete ab. Je größer die Polstärke, umso stärker die Kraft.
• Ferner gibt es einen Zusammenhang zwischen Abstand (r) der Magneten und der Kraft. Die Kraft ist umso größer, je kleiner der Abstand ist.
• Dabei zeigt sich, das die Kraft F proportional zum Produkt der Polstärken der beiden Magnete und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstandes ist.
• Das magnetische Kraftgesetz lautet dann in Anlehnung an das Coulomb-Gesetz: F = k p₁p₂/r². Der Faktor k ist dabei 1/(4 pi µ₀). µ₀ ist die magnetische Permeabilitätskonstante diese wird auch als magnetische Feldkonstante bezeichnet. µ₀ hat die Größe 4 pi 10^-7 N/A².