Drehmoment auf eine stromdurchflossene Rechteckspule
Diese 3D-Simulation isoliert die Kräfte auf jede Seite einer stromdurchflossenen rechteckigen Spule im homogenen Magnetfeld und zeigt, wie sie sich zu einer Drehwirkung zusammensetzen. Die Spule zu drehen und dabei die Kraftpfeile zu beobachten erklärt, woher der Kosinus in der Drehmomentformel stammt.
So benutzt du diese Simulation
- Drehen Sie die Spule in jede beliebige Lage im Feld
- Ändern Sie Strom, Feldstärke und Windungszahl
- Blenden Sie die Kraftvektoren ein und aus
Worauf du achten solltest
- Das Drehmoment ist maximal, wenn die Spulenebene parallel zum Feld liegt
- Das Drehmoment fällt auf null, wenn die Spulenebene senkrecht zum Feld steht, obwohl die Kräfte weiter wirken
- Die Kräfte auf die zum Feld parallelen Seiten heben sich auf und tragen nie etwas bei
Die Physik dahinter
Die beiden zum Feld senkrechten Seiten führen den Strom in entgegengesetzte Richtungen und erfahren Kräfte F = BIL in entgegengesetzte Richtungen, die ein Kräftepaar bilden. Das Drehmoment beträgt τ = BIAN·cos θ, wobei θ der Winkel zwischen Spulenebene und Feld ist. Die beiden anderen Seiten erzeugen Kräfte, die auf derselben Wirkungslinie liegen und sich schlicht aufheben, ohne Drehmoment beizutragen.