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Kraft auf stromführenden Leiter

Ein 0,5 m langer Leiter mit 2 A, der ein Feld von 0,4 T im rechten Winkel kreuzt, erfährt 0,4 N: Geben Sie Strom, Länge im Feld, Feldstärke und Winkel ein und Sie erhalten die seitliche Kraft auf einen geraden Leiter. Kostenlos in Ihrem Browser.

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Wenn Sie eingeben
Strom
2
Länge
0,5
Magnetfeldstärke
0,4
Winkel
90
Erhalten Sie
Winkel rad
1,5707963268
Sinus theta
1
Kraft
0,4
Kraft mit Vorzeichen
0,4

Ein gerader Leiter, der elektrischen Strom in einem Magnetfeld führt, erfährt eine Seitenkraft, deren Betrag das Produkt aus Strom, Länge im Feld, Feldstärke und Sinus des Winkels zwischen Stromrichtung und Feld ist. Diese Beziehung — F = I L B sin θ — ist das Arbeitspferd einführender Elektromagnetismus-Labore, von Motor- und Schienenkanonen-Abschätzungen sowie von Hausaufgaben zur Kraft auf einen Leiter zwischen Magnetpolen. Diese Fähigkeit wertet die Formel deterministisch aus vier numerischen Eingaben aus, liefert die Kraft in Newton zusammen mit dem Zwischen-Sinus und dem Winkel im Bogenmaß und lehnt negative Leiterlängen ab, damit eine geometrische Erstreckung nie als vorzeichenbehafteter freier Vektor getarnt wird.

Woher die Kraft auf einen Leiter kommt

Fließt Strom durch einen geraden Leiter in einem gleichmäßigen Magnetfeld, wirkt auf ihn eine Kraft quer zu seiner Richtung. Ihre Größe ist das Produkt aus Strom, Länge des Leiters im Feld, Feldstärke und dem Sinus des Winkels zwischen Stromrichtung und Feld. Steht der Leiter senkrecht zum Feld, ist der Sinus eins und die Kraft am größten; liegt er parallel, ist sie null. Genau diese Beziehung steckt hinter Laborversuchen mit einem Leiter zwischen Magnetpolen, hinter Abschätzungen für Motoren und Schienenversuche und hinter vielen Übungsaufgaben im Elektromagnetismus.

Typische Fehler bei der Rechnung

Häufig wird die gesamte Drahtlänge eingesetzt, obwohl nur das Stück im Feld zählt. Ebenso oft wird der falsche Winkel genommen: Gemeint ist der Winkel zwischen Stromrichtung und Feld, angegeben in Grad. Eine negative Länge ergibt keinen Sinn und wird abgelehnt, während Länge oder Feld gleich null erlaubt sind und folgerichtig null Kraft liefern. Rechnen Sie Zentimeter vor der Eingabe in Meter um, damit die Kraft direkt in Newton herauskommt.

Was die Magnetkraft auf einen Leiter liefert und wie Sie I, L, B und den Winkel wählen

Modellieren Sie das Problem als gerades Leiterstück der Länge L Meter, das Strom I Ampere führt und in ein homogenes Magnetfeld der Stärke B Tesla eintaucht. Die klassische Lorentzkraft auf ein Stromelement integriert sich zu F = I L B sin θ, wobei θ der Winkel zwischen der Richtung des konventionellen Stroms und dem Magnetfeldvektor ist. Liegt der Leiter parallel zu B, ist θ null oder einhundertachtzig Grad, der Sinus null und die Kraft verschwindet.

Steht der Leiter senkrecht zu B, ist θ neunzig Grad, der Sinus eins und die Kraft erreicht ihr Maximum I L B. Betragsgrenzen halten pathologische Eingaben vom Überlauf der isolierten Arithmetik ab und decken dennoch Unterrichtsprobleme in Ampere und Tesla sowie viele Sammelschienen im Ingenieursmaßstab ab.

Laborhefte und Motor-Demos

Unterrichts- und Labor-Apps erzeugen deterministische Magnetkraft-Prüfungen für Schienen-Demos, auto-bewertete Übungen und SI-Arbeitsblätter ohne vollständigen Elektromagnetik-Solver.

Ingenieursmäßige Größenordnungschecks

Pipelines, die Sammelschienen oder Stützen nahe Magneten dimensionieren, rufen diesen Endpunkt als analytische Basis für Geradeleiter-Sonderfälle auf, bevor sie numerischen Feldsolvern vertrauen.

Wie berechnet man die Kraft auf einen stromführenden Leiter?

Die Antwort enthält force in Newton aus F = I L B sin(θ).

Was passiert bei negativer Leiterlänge?

Die Länge ist eine nichtnegative geometrische Erstreckung des Leiterstücks; negative Länge wird abgelehnt und nicht berechnet.

Wann ist die Kraft auf einen Leiter im Magnetfeld am größten?

Wenn der Leiter im Winkel von 90° zum Feld verläuft. Der Sinus ist dann eins und die Kraft gleich Strom mal Länge mal Feld. Liegt der Leiter parallel zum Feld, bei 0° oder 180°, verschwindet die Kraft.

Welche Leiterlänge soll ich eingeben?

Nur das gerade Stück, das sich tatsächlich im Magnetfeld befindet, in Metern, etwa den Abschnitt zwischen zwei Magnetpolen. Eine Länge von null ist erlaubt und ergibt null Kraft; eine negative Länge wird abgelehnt.

Was passiert, wenn Strom oder Feld negativ sind?

Das Vorzeichen steht für eine Richtung und wird akzeptiert. Die Kraft erscheint als positiver Betrag in Newton, zusätzlich bleibt ein Ergebnis mit Vorzeichen erhalten, wenn Sie die Richtung in einer Skizze getrennt verfolgen.

Alles auf dieser Seite ist auch per API verfügbar. Dieser Abschnitt richtet sich an Teams, die es in ihre eigenen Systeme einbinden möchten; alle anderen nutzen einfach das Tool oben.

POSThttps://api.kit.forhosting.com/elec/magnetic-force-wire

Authentifizierung per Bearer-Token. Ein einziger POST stellt die Aufgabe in die Warteschlange; das Ergebnis erhalten Sie per Webhook oder über einen signierten Link.

curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/elec/magnetic-force-wire \
  -H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"current":2,"length":0.5,"magnetic_field":0.4,"angle":90}'
{
  "current": 2,
  "length": 0.5,
  "magnetic_field": 0.4,
  "angle": 90
}
{
  "task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
  "type": "elec.magnetic_force_wire",
  "status": "queued",
  "_links": {
    "result": "/tasks/tsk_…/result"
  }
}

Die API arbeitet asynchron: Sie erhalten sofort eine task_id. Polling ist mit 1 Anfrage pro Sekunde erlaubt.

pro Anfrage$0.002

Der Preis steht auf der Seite – keine Tokens, keine Credits. Fehlgeschlagene Aufgaben werden nicht berechnet.

HTTPCodeBedeutung
401unauthorizedDer API-Schlüssel fehlt oder ist ungültig – prüfen Sie den Authorization-Header (Bearer).
402insufficient_balanceIhr Guthaben reicht für diese Aufgabe nicht aus – Aufladungen verfallen nicht.
404unknown_typeUnbekannter Aufgabentyp – prüfen Sie das Feld „type“ gegen den Katalog.
429rate_limitedZu viele Anfragen – warten Sie kurz; Polling ist mit 1 Anfrage pro Sekunde erlaubt.

Der Algorithmus ist reine Arithmetik — kein Netzwerk, kein Zufallsseed, keine Wanduhr — sodass identische Eingaben stets dasselbe JSON ergeben.

Was die Magnetkraft auf einen Leiter liefert und wie Sie I, L, B und den Winkel wählen

Senden Sie die Pflichtfelder current, length, magnetic_field und angle als JSON-Zahlen oder numerische Zeichenketten; Aliase I, amperage, amps, L, wire_length, l, B, field, B_field, theta, degrees und deg werden akzeptiert, damit Laborhefte und Hausaufgabenformulare ohne Umbenennung der Spalten mappen. Die Länge muss nichtnegativ sein: eine negative geometrische Erstreckung ist kein gültiges Leiterstück, daher wirft die Engine invalid_input statt eine Kraft aus unmöglicher Länge zu erfinden. Strom und Feld dürfen vorzeichenbehaftet sein; der Betrag force faltet Absolutwerte, während force_signed das algebraische Produkt für Freikörperdiagramme behält, die die Richtung separat codieren. Identische Eingaben erzeugen stets dasselbe JSON, weil der Pfad reine Gleitkommaarithmetik mit stabiler Rundung ist — kein Modell, kein Dateisystem und keine externe Physikbibliothek.

force, force_signed, sin_theta, Einheiten und Fehlerfälle lesen

Null-Länge und Null-Feld sind gültig und liefern Kraft null, was der Physik keines Leiterstücks bzw. keiner magnetischen Umgebung entspricht. Bei Erfolg spiegelt die Antwort current, length, magnetic_field und angle nach stabiler Rundung wider, meldet dann angle_rad als interne Umrechnung von Grad in Bogenmaß, sin_theta als den im Produkt verwendeten Sinus, force als nichtnegativen Newton-Betrag gleich |I| L |B| |sin| und force_signed als das Rohprodukt I L B sin θ, wenn Sie einen vorzeichenbehafteten Skalar brauchen, der zu den Eingabevorzeichen passt. Die formula ist stets F = I * L * B * sin θ und die method stets magnetic_force_wire, damit nachgelagerter Code ohne Form-Sniffing verzweigen kann. Units dokumentiert Kraft in Newton, Strom in Ampere, Länge in Metern, Magnetfeld in Tesla und Winkel in Grad, sodass UI-Tabellen und SDK-Demos im Unterricht SI-konsistent bleiben. Nutzen Sie force, wenn Rubriken oder Berichte nur die Stärke des Schubs interessieren; force_signed, wenn eine Pipeline bereits Strom- oder Feldpolarität verfolgt; sin_theta und angle_rad, wenn Tutorensoftware Zwischenschritte neben der Handrechnung des Studierenden zeigen muss. Fehlende current, length, magnetic_field oder angle, nicht-endliche Zahlen, Beträge außerhalb des Bereichs und negative Länge scheitern mit invalid_input und werden nach Ablehnung durch die Engine nicht berechnet.

API-Nutzung, Preise, Unterrichtsabläufe und praktische Grenzen

Rufen Sie den kostenlosen Browser-Rechner für die Kraft auf einen stromführenden Leiter für Hausaufgabenkontrollen, Vorlesungsdemos und schnelle Prüfung von Handrechnungen auf, ohne ein CAS oder Finite-Elemente-Paket zu installieren. Kombinieren Sie diesen Endpunkt mit Schaltungs- und Leistungswerkzeugen, wenn der nächste Schritt Strom und Versorgungsspannung verknüpft, oder mit Geometriehilfen, wenn Sie nur eine Seitenkraft der Größenordnung brauchten, bevor Sie Stützen an einer Sammelschiene dimensionieren. Halten Sie Unterrichtsbeispiele in Ampere, Zentimeter-zu-Meter und Tesla-Brüchen innerhalb der veröffentlichten Grenzen und bevorzugen Sie SI-Einheiten durchgängig. Senden Sie einen JSON-Körper mit den numerischen Pflichtfeldern current, length, magnetic_field und angle (oder ihren Aliasen). Nutzen Sie die vorausbezahlte API, wenn eine Tutorenplattform, ein Elektromagnetismus-Curriculum-Generator, ein Motor-Laborheft oder eine Simulationspipeline einen stabilen Vertrag unter KIT-Guthaben zu $0.002 pro erfolgreichem Element braucht; Validierungsfehler verbrauchen nach Ablehnung durch die Engine nie Guthaben. Autoren, die SDKs ausliefern, können force, force_signed und sin_theta direkt in Tabellen abbilden, die Studierende aus Lehrbuchproblemen F = I L B sin θ kennen, einschließlich klarer Fehler, wenn jemand versehentlich eine negative Leiterlänge sendet.

Hausaufgaben- und Prüfungskontrolle

Studierende geben Strom, Länge, Feld und Winkel ein, vergleichen force und sin(theta) mit der Handrechnung und erhalten klares invalid_input, wenn die Länge irrtümlich negativ ist.

Ist der Winkel in Grad oder im Bogenmaß?

Der Eingabewinkel ist in Grad (Aliase theta, degrees, deg). Die Antwort spiegelt angle_rad und sin_theta wider, damit Sie die interne Umrechnung prüfen können.

Ist der Rechner für die Kraft auf einen stromführenden Leiter kostenlos?

Das Browser-Werkzeug läuft kostenlos auf Ihrem Gerät. API-Aufrufe nutzen vorausbezahltes KIT-Guthaben zu $0.002 pro erfolgreichem Element; Validierungsfehler werden nicht berechnet.

Worin unterscheiden sich force und force_signed?

force ist der nichtnegative Betrag |I| L |B| |sin θ|. force_signed ist das algebraische Produkt I L B sin θ, wenn Ihr Ablauf Eingabevorzeichen separat verfolgt.

Vollständige KIT-Dokumentation lesen →