Magnetfeld einer Freileitung
AFB I–IIÜber einen Feldweg führt eine 110-kV-Freileitung. In einem der Leiterseile fließt bei voller Auslastung die Stromstärke \(I = 400\,\mathrm A\). An der tiefsten Stelle hängt das Seil \(8{,}0\,\mathrm m\) über dem Boden; der Punkt \(P\) liegt senkrecht darunter (Material M1).
Für das Magnetfeld eines langen geraden Leiters gilt \(\displaystyle B = \frac{\mu_0\,I}{2\pi\,r}\) mit \(\mu_0 = 4\pi\cdot 10^{-7}\,\mathrm{\frac{T\,m}{A}}\). Das Erdmagnetfeld hat in Deutschland den Betrag \(B_\text{Erde} \approx 50\,\mu\mathrm T\).
Die Zeichnung ist nicht maßstäblich; der Umlaufsinn der Feldlinien ist absichtlich nicht eingetragen. Die Felder der übrigen Leiterseile der Leitung bleiben unberücksichtigt.
- Beschreiben Sie den Verlauf der magnetischen Feldlinien um das Leiterseil und geben Sie mithilfe der Rechte-Hand-Regel die Richtung der magnetischen Flussdichte im Punkt \(P\) an.
- Berechnen Sie den Betrag der magnetischen Flussdichte im Punkt \(P\).
- Vergleichen Sie das Ergebnis aus b) mit dem Erdmagnetfeld und begründen Sie damit, ob eine Kompassnadel unter der Leitung merklich abgelenkt wird.
- Berechnen Sie den Abstand vom Leiterseil, in dem die Flussdichte der Leitung gerade so groß ist wie das Erdmagnetfeld.
