(7ed., Springer, 2001)(ISBN 3540205098)(de)(O)(512s).

3.1 Der elektrische Strom 161
3 Magnetostatik
Elektrostatische Felder entstehen durch ruhende elektrische Ladungen und lassen
sich durch Kraftwirkungen auf elektrische Ladungen beobachten.
Magnetostatische Felder entstehen durch stationäre elektrische Ströme, also durch
bewegte elektrische Ladungen. Man beobachtet, dass ein im ganzen ungeladener, aber
stromdurchflossener Leiter eine Kraft ausübt. Da von einem ungeladenen System kein
elektrisches Feld ausgehen kann, ordnet man diese Kraftwirkung einem anderen Feld
zu, das man Magnetfeld nennt.
Wir werden im folgenden immer wieder erkennen, dass zwischen den elektro- und
den magnetostatischen Phänomenen deutliche Analogien existieren. Es gibt jedoch
auch charakteristische Unterschiede. Die meisten beruhen auf der Tatsache, dass es
zwar freie elektrische Ladungen, aber keine freien magnetischen Ladungen gibt. Die
Grundeinheit des Magnetismus ist nicht irgendeine Elementarladung, sondern der
magnetische Dipol m. Das magnetische Feld lässt sich deshalb nicht wie das elektrische
durch irgendein magnetisches Probeteilchen ausmessen, sondern nur durch
das Drehmoment M, das auf einen Magneten von bekanntem Moment m ausgeübt
wird. Für dieses gilt ganz analog zu der Gleichung (2.77) für das Drehmoment auf
einen elektrischen Dipol p:
M = m × B . (3.1)
Diese Beziehung werden wir später noch explizit ableiten. B ist die sogenannte magnetische
Induktion, das relevante Feld des Magnetismus. Die Definition von B macht
begrifflich mehr Schwierigkeiten als die des analogen elektrischen Feldes E. Sie
gelingt über die Tatsache, dass B durch Ströme erzeugt wird.
Die Grundaufgabe der Magnetostatik wird darin bestehen, aus einer vorgegebenen
Stromdichte j die magnetische Induktion B zu berechnen.
3.1 Der elektrische Strom
In metallischen Leitern kann nach unseren Überlegungen aus Abschn. 2.3.2 normalerweise
kein elektrostatisches Feld existieren. Wir können aber durchaus in solchen
Leitern durch fortwährende Energiezufuhr eine zeitlich konstante Potentialdifferenz
(̂= zeitlich konstantes Feld) erzeugen (äußere Spannungsquelle!). Dieses Feld wird
sich von dem elektrostatischen Feld nach außen hin durch folgende Merkmale unterscheiden:
1. Wärmeentwicklung,
2. Transport elektrischer Ladung (Strom),
3. Aufbau eines magnetostatischen Feldes.
3.1