Kraft (force)

Prof. Dr. Thorsten Jungmann (Stand 2025-09-03)

Die Kraft ist die Ursache für eine Änderung des Bewegungszustands (Beschleunigung) eines Körpers. In der Elektrotechnik wirkt Kraft z. B. auf Ladungen und stromdurchflossene Leiter in elektrischen bzw. magnetischen Feldern.

Vektorgröße im homogenen Feld → skalare Größe

Es handelt sich hier um eine vektorielle Größe. Diese wird in diesem Skript allerdings konventionsgemäß im Kontext des homogenen Feldes als skalare Größe behandelt (zur ausführlichen Begründung).

1 Formelzeichen und Einheit

Das Formelzeichen der Kraft ist der Buchstabe $F$.
Ihre Einheit (SI) lautet Newton (N):

$$[F]=\mathrm{N}=\mathrm{kg}\cdot \frac{\mathrm{m}}{{\mathrm{s}}^2}$$

2 Praxis-/Rechenbeispiele

Grundzusammenhang (2. Newtonsches Gesetz): $F=m\cdot a$

2.1 Gewichtskraft (aus der Masse):

$F_{\mathrm{G}}=m\cdot g,g\approx 9,81\frac{\mathrm{m}}{{\mathrm{s}}^2}$
Beispiel: $m=2,0\mathrm{kg}\Rightarrow F_{\mathrm{G}}\approx 19,6\mathrm{N}$

2.2 Elektrische Kraft auf eine Ladung im homogenen Feld:

$F=q\cdot E$
Beispiel: $q=1\mathrm{nC},E=5kV/m\Rightarrow F=5\mu \mathrm{N}$

2.3 Magnetische Kraft auf einen stromdurchflossenen Leiter (senkrecht zu $\vec{B}$):

$F=B\cdot I\cdot l$
Beispiel: $B=0,5\mathrm{T},I=2\mathrm{A},l=0,10\mathrm{m}\Rightarrow F=0,10\mathrm{N}$

3 Gängige Größenordnungen

• Gewicht eines 1-kg-Körpers: $\approx 9,81\mathrm{N}$
• Tastendruck mit dem Finger: $\approx 1\mathrm{N}$
• Zugkraft kleiner Elektromagneten: $\approx 1\dots 20\mathrm{N}$

4 Formulierungsbeispiele

• „Die Gewichtskraft beträgt 9,87 Newton.“
• „Auf die Ladung wirkt im Feld die Kraft $F=5\mu \mathrm{N}$ (Mikronewton).“
• „Der Leiter erfährt die magnetische Kraft von 0,1 Newton.“

5 Verwandte Größen

• Mechanische Arbeit: $W=F\cdot s$
• Druck: $p=\frac{F}{A}$
• Bezug zu ET-Größen: elektrische Feldstärke $E$, magnetische Flussdichte $B$, Ladung $q$, Energie $W$

6 Verwandte Bauelemente

• Relais und Schütz (Kraft im Magnetfeld)
• Spule (Kraftwirkung im Magnetfeld, z. B. Elektromagnet)