Kraftlinien

Als magnetische Kraftlinien – laut Lexikon auch Feldlinien oder Magnetfeldlinien – werden linienförmige Strukturen bezeichnet, welche den Fluss innerhalb eines Magnetfeldes abbilden. An ihnen lässt sich allerdings nicht nur die Richtung der wirkenden magnetischen Kräfte ablesen. Sie geben auch an, wie stark das Magnetfeld in jedem einzelnen Bereich rund um den Magneten ist.

Der Feldbegriff ist dabei zu präzisieren. Während sich die Kraftlinien in einem magnetischen Kraftfeld innerhalb eines geschlossenen Systems und unabhängig von einer positiven oder negativen Ladung bewegen, verlaufen Feldlinien in einem elektrischen Kraftfeld ohne eine solche Begrenzung. Sie sind zudem abhängig von einer Ladungsquelle.

Wie wirken Kraftlinien?

An beiden Enden eines Stab- oder Hufeisenmagneten befindet sich jeweils ein sogenannter Pol. Das ist ein Areal, in dessen unmittelbarer Umgebung eine besonders hohe magnetische Feldstärke herrscht.
Jedes dieser beiden Magnetfelder wird aufgrund des üblicherweise geringen Abstands zwischen beiden Polen durch das jeweils andere beeinflusst.

Zur Vereinfachung gehen wir davon aus, dass die Feldlinien am Südpol eines Magneten eintreten und am Nordpol wieder aus diesem austreten. Im Inneren einer Spule oder eines Stabmagneten liegen die Feldlinien in entsprechender Richtung parallel zueinander.
Außerhalb des Magneten bilden sie halbmondförmige Linien, da sie sich nicht berühren und dennoch auf dem möglichst kürzesten Weg vom Nord- zum Südpol zurück verlaufen. Die Feldlinien sind deshalb in sich geschlossen. Es ist kein Anfang oder Ende erkennbar.

Wird der Nordpol des Stabmagneten nun in unmittelbarer Nähe zu einem ferromagnetischen Gegenstand positioniert, gehen die Kraftlinien in diesen über. Es kommt zur Magnetisierung des ferromagnetischen Körpers, dessen neu entstandener eigener Südpol sich dem Nordpol des Magneten entgegen richtet. Anschließend verlaufen die Feldlinien vom Nordpol des magnetisierten Körpers zum Magnet-Südpol zurück.

Welche Aussagekraft haben magnetische Kraftlinien?

Magnetische Kraftlinien liefern dem Betrachtenden diverse Informationen. So beispielsweise zu:

  • Stärke des Magnetfeldes an verschiedenen Punkten
  • Richtung, in die Kraft des Magnetfeldes wirkt
  • Permeabilität und magnetischen Sättigung eines metallischen Stoffes

Sie sind insbesondere nützlich, um die Stärke eines Magnetfeldes an jedem einzelnen Punkt um den magnetischen Körper herum zu messen, da die Feldliniendichte direkte Rückschlüsse auf magnetische Feldstärke zulässt, die an der jeweiligen Stelle herrscht. Unterschiedliche Metalle bieten den Kraftlinien dabei unterschiedlich viel Platz. Damit zusammenhängend, sind einige Metalle wesentlich schneller magnetisch gesättigt als andere. Die Feldlinien lassen also auch Rückschlüsse darauf zu, wie geeignet bestimmte Stoffe hinsichtlich ihrer Permeabilität und ihres Sättigungsverhaltens sind.

Zudem vermitteln magnetische Kraftlinien Wissen über die Richtung, in die das Magnetfeld jeweils ausstrahlt. Gibt man zum Beispiel Eisenpulver auf ein Blatt Papier, positioniert einen Stabmagneten darunter und erschüttert das Blatt leicht, ordnet sich das Pulver entlang der Kraftlinien an. Grund dafür ist der herrschende Magnetismus, der die kleinen Eisenpartikel zu unzähligen einzelnen, kleinen Magneten macht. Die schwereren Partikel bleiben an den Magnetpolen hängen und ziehen die leichteren, kleineren Eisenspäne zu sich heran.

Dabei ist nicht nur erkennbar, dass das magnetische Feld an den Polen des Magneten am stärksten wirkt, auch der Verlauf der Feldlinien wird deutlich und damit die Richtung, in welche die Kraft des Magnetfeldes wirkt. Die Kraftlinien strahlen an den Enden der Magnetpole in geraden Linien aus und verlaufen von dort in graduell ansteigenden Bögen zueinander, da sie sich aufgrund der gegenseitigen Abstoßungswirkung nicht schneiden können. Die Richtung der Kraftlinien und damit die des magnetischen Kraftfelds wird auch angezeigt, wenn eine kleine, frei bewegliche Magnetnadel in das Feld eingebracht wird.


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