Technische encyclopedie

Winkler Prins (1975)

Gepubliceerd op 23-01-2025

ELEKTRODYNAMISCHE KRACHT

betekenis & definitie

(Fr.: force électrodynamique; Du.: elektrodynamische Kraft/Stromkraft; Eng.: electrodynamic force), (niet eenduidig vastgelegd) begrip, waarmee vaak wordt aangeduid de kracht die werkt op een geleider waarin een elektrische stroom vloeit, wanneer deze zich bevindt in een elektromagnetisch veld; een meer gebruikelijke benaming voor deze kracht is lorentzkracht.

Wanneer B de magnetische fluxdichtheid is, J de stroomdichtheid in en V het volume van de geleider, geldt voor deze kracht de formule:

F = ∫∫∫V(J × B)dV

Veelal heeft men te doen met draadvormige geleiders waarin een stroom i vloeit. Definieert men een eenheidsvector τ die in ieder punt de richting heeft van de hartlijn van de geleider, dan gaat de bovenstaande betrekking voor de kracht over in:

F = ∫l(τ × B)Idl

waarin l de lengte van de geleider is. Is de geleider een rechte stroomdraad die zich in een homogeen magnetisch veld bevindt waarvan de richting een hoek ⍺ maakt met de richting van de draad, dan volgt hieruit voor de grootte van de kracht:

F = Ibl sin ⍺

terwijl de richting van de kracht loodrecht op het vlak door de draad en de veldrichting is.

Soms verstaat men onder de elektrodynamische kracht in engere zin de kracht die elektrische stromen op elkaar uitoefenen. In feite is ook die kracht van elektromagnetische aard: iedere geleider bevindt zich in het veld van de andere. Men kan de kracht in dit geval ook berekenen uit de bovenstaande formules na eerst met behulp van de wet van Biot en Savart een uitdrukking te hebben afgeleid voor de magnetische fluxdichtheid ter plaatse van de geleider, waarop men de kracht wil weten (zie Elektromagnetisme: formule (42) en (43).

Een veel voorkomend bijzonder geval is dat van twee zeer lange rechte stroomdraden, die evenwijdig aan elkaar lopen. Uit de bovenstaande formules volgt dat elke geleider per lengte een kracht ondervindt die wordt gegeven door de relatie:

F = (μ0/2𝜋) × (I1I2/d)

waarin I1 en I2 de stromen in de geleiders zijn, en d hun onderlinge afstand is. De geleiders trekken elkaar aan, als de stromen gelijk gericht zijn. Op deze krachtwerking is in het internationale eenhedenstelsel de definitie van de ampère gebaseerd.

Elektrodynamische krachten spelen vooral een rol waar zich geleiders, waarin grote stromen vloeien, bevinden in een sterk magnetisch veld, en kunnen een nuttig effect hebben (bijv. zie Lineaire machine) maar ook schadelijke gevolgen hebben (bijv. zie Stootkortsluiting).

< >