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Magnetisches Feld

Magnetfelder entstehen durch bewegte Ladungen (Strom) oder durch Dauermagnete. Dauermagnete haben ein statisches Magnetfeld (0 Hz), das in seiner Stärke weitgehend konstant und in seiner Richtung bzw. Polarität unveränderlich ist – so z. B. auch beim statischen Erdmagnetfeld.
Magnetfeld eines idealen zylindrischen Magneten
Foto: Geek3, Lizenz: CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons
Bei Stromleitern bilden sich je nach der Stromführung statische Magnetfelder (bei Gleichstrom) oder magnetische Wechselfelder (bei Wechselstrom) aus. Beim magnetischen Wechselfeld ändert sich die Polarität entsprechend der zyklischen Richtungsänderung des Stromflusses im verursachenden elektrischen Leiter (z. B. 100 Polaritätswechsel pro Sekunde bei 50-Hz-Wechselstrom). Beim magnetischen Gleichfeld ändert sich die Polarität nahezu nicht.
Magnetisches Feld (B) um einen elektrischen Leiter mit Strom-Fluss (I)
Foto: Maksim, Lizenz: CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons
Die Stärke des Magnetfelds eines Stromleiters nimmt mit zunehmender Stromstärke zu und mit wachsendem Abstand von der Feldquelle ab. Hierbei gibt es je nach Art der Quelle Unterschiede darin, wie schnell die Abnahme erfolgt (siehe Abbildung).



Die Stärke des magnetischen Feldes wird in Stromstärke pro Meter (A/m) angegeben und als magnetische Feldstärke H bezeichnet. Im Gegensatz zur elektrischen Feldstärke E gibt die magnetische Feldstärke nicht die gesamte Kraftwirkung des Magnetfeldes wieder, da diese Kraftwirkung nicht nur von der Stromstärke, sondern auch vom Material abhängt, das vom Magnetfeld durchdrungen wird. Zur Beschreibung der Stärke des magnetischen Feldes in Materie wird daher die magnetische Flussdichte B mit der Einheit Tesla (T) verwendet. Für die magnetische Flussdichte wird häufig auch der Begriff magnetische Induktion verwendet. Die magnetische Flussdichte B ist mit der magnetischen Feldstärke H über eine Materialkonstante, die magnetische Permeabilität µ, verknüpft.

B = µ × H

Vereinfacht ausgedrückt ist die magnetische Permeabilität µ (auch magnetische Leitfähigkeit) ein Maß für die Durchlässigkeit von Materialien für magnetische Felder.