Die erzeugung magnetischer felder durch ströme

Für I = 1A, I' = 1A, s = 1m, r = 1m gilt :
F =  / 2 , d.h. F = 2  10-7 N
Ein langer, geradliniger Leiter, durch den ein Strom der Stärke I fließt, ist umgeben von einem ringförmigen Magnetfeld der Stärke B = / 2  I / r ,
wobei = 4  10-7 Vs/Am ist.
Fließen die Ströme parallel, so ziehen sie einander an; antiparallele Ströme stoßen nebeneinander. Die Dreifingerregel liefert die Erklärung :
Das Magnetfeld des ersten Drahtes übt auf den zweiten Draht eine Kraft aus, die bei parallelen Strömen anziehend ist. Hier wirkt auch das Wechselwirkungsgesetz.
Die Kraft ist dem Produkt I I' der Stromstärken und der Drahtlänge s proportional, dem Abstand r der Drähte umgekehrt proportional.
Der Proportionalitätsfaktor heißt :  / 2

Der Richtungssinn der kreisförmigen Feldlinien um einen Strom entspricht dem Drehsinn einer Rechts-Schraube, die man in Stromrichtung einschraubt => Rechts-Schraubenregel. Das elektromagnetische Feld ist ein quellenfreies Wirbelfeld.
Befindet sich parallel zum ersten stromdurchflossenen Leiter ein zweiter Leiter, in dem der Strom I` fließt, so übt das Magnetfeld des ersten Leiters auf den zweiten Leiter eine Kraft aus: Parallele Ströme ziehen einander an, antiparallele Ströme stoßen einander ab. Mit Hilfe dieser Erscheinungen ist die Einheit der elektrischen Stromstärke festgelegt.
Der Strom I erzeugt das Magnetfeld B = 0 /2  I / r . In diesem Magnetfeld befindet sich der Leiter, durch den der Strom I2 fließt, auf diesen wirkt die Lorentzkraft
F = B  I'  s  F = 0  I  I'  s / 2r

s ... Länge des 2.Leiters
0 = 4  10 -7 Vs/Am

1.Das Magnetfeld eines Kreisstromes
Das entstehende Feldlinienbild entspricht dem Feld einer kleinen Magnetnadel. Auch die Kräfte zwischen frei drehbaren Stromschleifen entsprechen den Kräften zwischen Magnetnadeln. Durch die Abstoßung antiparalleler Ströme stellen sich die Schleifen parallel zueinander ein. Im Erdmagnetfeld verhält sich eine Stromschleife wie eine Magnetnadel.

2.Das Magnetfeld einer langen Spule
Das Magnetfeld wird verstärkt, wenn wir mehrere Stromschleifen aneinander fügen. Wir erhalten eine Spule. So wie das Feld einer einzelnen Stromschleife dem einer Magnetnadel entspricht, entspricht das Feld einer Spule dem Feld, das man beim Aneinanderlegen vieler kleiner Magnete zu einem Stabmagneten erhält.
Die Feldstärke ist umso größer, je dichter die Spule gewickelt ist, je mehr Windungen sie also bei gleicher Länge enthält. Das Magnetfeld im Inneren einer langen Spule ist nahezu homogen und hat den Betrag B =   I  N / l .

N ... die Anzahl der Windungen
l ... die Spulenlänge.
3.Das Magnetfeld einer Spule mit Eisenkern
Bringt man einen Eisenkern ins Innere einer langen Spule, so zeigt die Ablenkung einer außen angebrachten Magnetnadel eine Verstärkung des Magnetfelds um einen Faktor 100 bis 1000 an. => Elektromagnet
B bleibt dem Strom durch die Windungen der Spule proportional, der Proportionalitätsfaktor  wird als relative Permeabilität bezeichnet.
Im Kristallverband entstehen mikroskopische Bereiche mit paralleler Ausrichtung, die
die sogenannten Weiss`schen Bezirke sind. Durch die zufällige Magnetisierungsrichtung der einzelnen Bezirke erscheint der gesamte Festkörper unmagnetisch.
Beim Anlegen eines Magnetfelds vergrößern sich die Bereiche mit zum Feld paralleler Magnetisierung auf Kosten anderer Bezirke, bis eine vollständige Ausrichtung erreicht wird. In Stahl lassen sich die Weiss`schen Bezirke besonders schwer ausrichten.
Wenn sie einmal durch ein starkes Magnetfeld parallel gerichtet wurden, behalten sie Großteils ihre Orientierung auch dann, wenn das äußere Magnetfeld abgeschaltet wird -
der Stahl ist zum Permanentmagneten geworden.
Beim Erwärmen über eine materialspezifische Temperatur ( Curiepunkt, bei Eisen 770 °C ) wird die Ausrichtung zerstört und des Material hört auf, ferromagnetisch zu sein. Alle nicht ferromagnetische Stoffe lassen sich auf Grund ihres Verhaltens im Magnetfeld in zwei Gruppen teilen: Diamagnetische und paramagnetische Stoffe.
Diamagnetische Stoffe werden aus dem Magnetfeld gedrängt (z.B. Bismut).
Diamagnetische Stoffe werden von einem Magnetfeld abgestoßen, paramagnetische Stoffe werden angezogen ( verhalten sich qualitativ wie ferromagnetische Stoffe, nur ist die Kraft geringer ).