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Ausbreitung des Magnetfeldes

Im folgenden wollen wir den Vorgang der Ausbreitung des Magnetfeldes untersuchen. Hierzu betrachten wir zwei Elementarladungen, die sich in zwei parallelen geraden Leitern in gleicher Richtung mit c – Geschwindigkeit bewegen.

Für unsere Untersuchung betrachten wir das Phänomen, dass bei gleicher Stromrichtung die beiden parallelen Leiter einander (mit der Kraft F) anziehen (bei entgegengesetzter Richtung stoßen sie einander ab). Hierzu finden wir in jedem gutem elektrotechnischen Tabellenbuch die Formel F=m0·I1·I2/2L/a. Hierbei ist I1 bzw. I2 die Stromstärke im 1. bzw. 2.Leiter, L ist die Länge und a der Abstand der Stromleiter. Diese Formel ist für die Elektrotechnik von grundlegender Bedeutung, da hierauf die gesetzliche Definition der Stromstärkeeinheit „Ampere“ beruht.

Vg. Formel beschreibt die Kraftwirkung zweier radial orientierter Magnetfelder. Entsprechend unseren bisherigen Ausführungen besitzt ein solches Magnetfeld eine kugelschalenförmige Struktur, die von jeder der bewegten Elementarladungen erzeugt wird. Demnach wird der Abstand a zwischen den Elementarladungen jeweils in der Laufzeit T=a/c überbrückt.

Wir nehmen nun an, dass die Dauer des Stromflusses mindestens so lange erfolgt, bis der Abstand a überbrückt ist. Wir können daher beim Auftreten jeweils einer Elementarladung (Q=1e) in einem Leiter die jeweilige Stromstärke (I=Q/T) mit I1=I2=I=e/T=e·c/a bzw. I=e/t·l/a definieren.

Im Gegensatz zur elektrischen Ladungskraft und materiellen Schwerkraft wird die magnetische Kraft aber nicht erst im Mittelpunktsabstand (a=2r) wirksam, sondern bereits durch gegenseitige Berührung der Randschalen des jeweiligen Magnetfeldes, also im Abstand r. Es ist daher L=½a.

Diese Feldgeometrie wird in folgendem Bild veranschaulicht.