Durchflutung


Durchflutung

Physikalische Größe
Name Magnetische (Quell-)Spannung
Magnetische Durchflutung
Formelzeichen der Größe $ U_m;\ \Theta $
Größen- und
Einheitensystem
Einheit Dimension
SI Ampere (A) I
CGS Gilbert (Gi) L1/2 M1/2 T-1

Die magnetische Spannung oder magnetische Quellspannung (Formelzeichen: Um), welche aufgrund der historisch bedingten Begriffsbildung in der Fachliteratur auch als Durchflutung oder magnetische Durchflutung (Formelzeichen: Θ) bezeichnet wird, ist ein Maß für die erregende Kraft der magnetischen Feldstärke. Sie ist eine Feldgröße und entspricht der gesamten Stromstärke, die eine durch die Magnetfeldlinien umschlossene Fläche durchtritt.

Die magnetische Spannung ist physikalisch nicht mit der elektrischen Spannung gleich zu setzen. Die Begriffswahl bezieht sich auf die formale Analogie im Bezug zum magnetischen Vektorpotential der Feldtheorie.

Einheiten

Die Einheit der magnetischen Spannung im SI ist das Ampere. Früher wurde das Ampere bei der Angabe von Durchflutungen als Amperewindung (Einheitenzeichen: Aw, AW) bezeichnet.

Im CGS-Einheitensystem wird für die Durchflutung die Einheit Gilbert (Einheitenzeichen: Gi) verwendet.

Hopkinsonsches Gesetz

Mit dem magnetischen Fluss Φ und dem magnetischen Widerstand Rm hängt die magnetische Spannung Θ über das hopkinsonsche Gesetz

$ \Theta = R_m \cdot \Phi $

zusammen. Dieses Gesetz ist das magnetische Äquivalent zum ohmschen Gesetz für elektrische Stromkreise.

Magnetische Spannung um einen Linienleiter

Magnetische Spannung θ(α) um einen Leiter

Um einen geraden elektrischen Linienleiter stellt man sich Ebenenfächer vor. Man kann in diesem Fall die magnetische Spannung abhängig vom Winkel $ \alpha $ zwischen zwei Flächen angeben:

$ \Theta(\alpha) = \frac{\alpha}{2\,\pi}\,I $

Für die magnetische Feldstärke H gilt der Zusammenhang

$ \operatorname{d}H = \frac{\operatorname{d}\Theta(\alpha)}{\operatorname{d}s} = \frac{\operatorname{d}\Theta(\alpha)}{r\,\operatorname{d}\alpha} $,

wobei ds ein Segment der Feldlänge l der magnetischen Feldstärke mit $ {}_{l = \alpha\,r} $ und r der Radius des Kreises um den Strom I, auf dem das Feld gemessen wird, ist.

Magnetische Spannung einer Spule

Im Falle einer langen und dünnen Zylinderspule mit der Windungszahl N, die von einem Strom I durchflossen wird, gilt in guter Näherung:

$ \Theta = \int\limits_{n} R_{m,n}\,\Phi_n = \int\limits_{n} \Theta_n = N \cdot I $.


Literatur

  • Günter Springer: Fachkunde Elektrotechnik. 18. Auflage, Verlag Europa-Lehrmittel, Wuppertal, 1989, ISBN 3-8085-3018-9.
  • Horst Stöcker: Taschenbuch der Physik. 4. Auflage, Verlag Harry Deutsch, Frankfurt am Main 2000, ISBN 3-8171-1628-4.

Siehe auch