Das Ampèresche Gesetz ist eines der Grundgesetze der klassischen Elektrodynamik. Dieses Gesetz wurde 1826 von Andre Marie Ampère formuliert.
Das Ampèresche Gesetz besagt:
Die Zirkulation des Magnetfelds konstanter Ströme entlang eines geschlossenen Kreises ist proportional zur Summe der Kräfte der Ströme, die die Oberfläche des Kreises durchqueren.
Wenn Gleichstrom verwendet wird, ist das Magnetfeld kontinuierlich.
Wird Wechselstrom verwendet, ist das Magnetfeld wechselnd.
Formel des Ampèreschen Gesetzes
Das Ampèresche Gesetz lässt sich durch die folgende Gleichung darstellen:
In dieser Formel zur Berechnung des Magnetfeldes repräsentiert das Integral die Zirkulation der Feldlinien entlang einer geschlossenen Bahn und:
μ0 ist die Permeabilität des Vakuums
dl ist eine Vektortangente an den an jedem Punkt gewählten Pfad
IT ist die Nettostromstärke, die durch die vom Pfad begrenzte Oberfläche fließt, und sie ist je nach Richtung, in der sie die Oberfläche kreuzt, positiv oder negativ.
Anwendungsbeispiel des Ampèreschen Gesetzes: der Elektromagnet
Ein Elektromagnet ist eine Art Magnet, der aktiviert wird, wenn ein elektrischer Strom durch ihn fließt. Normalerweise bestehen Elektromagnete aus einer großen Anzahl von Drahtwindungen, die sehr nahe beieinander liegen.
Wenn die Enden dieses Drahtes mit einer Potentialdifferenz verbunden sind, fließt elektrischer Strom durch ihn und ein magnetisches Feld wird erzeugt.
Dieses Magnetfeld entspricht der Summe der Magnetfelder jeder Schleife und kann durch Anwendung des Ampèreschen Gesetzes berechnet werden.
Anziehungskraft zwischen Leitern mit elektrischem Strom
Zwei Leiter beeinflussen sich gegenseitig. Parallele und gleichgerichtete elektrische Ströme ziehen sich an, parallele und entgegengesetzte Ströme stoßen sich ab.
Dies lässt sich anhand der Lorentz-Kraft verstehen: Der Strom in einem Draht erzeugt ein Magnetfeld, das aufgrund des Lorentz-Gesetzes eine Kraft auf die bewegten Ladungen im anderen Draht erzeugt und daher beide Drähte eine gegenseitige Kraft spüren.
Was sind die Maxwellschen Gesetze?
Nach der Entdeckung des Ampèreschen Gesetzes fasste Maxwell die gesamte Theorie des Elektromagnetismus in vier Gleichungen zusammen: den Maxwellschen Gesetzen.
Das Ampere-Gesetz mit einer Erweiterung für eine zeitabhängige dielektrische Verschiebung ist eines davon. Allerdings werden die Maxwellschen Gesetze oft in Differentialform geschrieben, also nicht wie bisher mit Integralen, sondern mit Gleichungen, die Beziehungen zwischen den Ableitungen des elektrischen und magnetischen Feldes aufzeigen.
