Lorentzkraft

Beschäftigst du dich in Physik gerade mit der bewegten Ladung in einem Magnetfeld? Dann begegnet dir sicherlich auch die Lorentzkraft.

Wie funktioniert die Lorentzkraft?

Wie bestimmt man die Lorentzkraft?

simpleclub erklärt dir, was du zur Lorentzkraft wissen solltest.

Lorentzkraft einfach erklärt

Lorentzkraft Definition

Lorentzkraft Formel

Richtung der Lorentzkraft

Die Kraftrichtung der Lorentzkraft bestimmt man über:

• die Linke-Hand-Regel für Elektronen
• die Rechte-Hand-Regel für Protonen (technische Stromrichtung)

Linke & rechte Hand Regel

• Daumen: Bewegungsrichtung der Ladung
• Zeigefinger: Magnetisches Feld
• Mittelfinger: Lorentzkraft Richtung

Lorentzkraft auf stromdurchflossene Leiter

Da sich Ladungsträger in Leiter bewegen, spüren auch diese die Lorentzkraft.

Ein Drehmoment ist definiert über die außen angreifende Kraft, und den Radius, mit dem der Angriffspunkt der Kraft vom Drehpunkt entfernt ist.

Einheit:

Lorentzkraft Beispiele

Bestimmen der Kraft auf ein Teilchen

Jan schaut sich ein Alphateilchen an (Teilchen mit 2 Protonen und 2 Neutronen), das mit einer Geschwindigkeit von 10 000 km/s senkrecht durch ein Magnetfeld mit einer Flussdichte von 3 Tesla durchfliegt. Jetzt fragt er sich:
Wie groß ist die Lorentzkraft, die auf das Teilchen wirkt?

Lösung

Gegeben:

Gesucht:

Lösungsweg:

• Neutronen sind, wie der Name auch schon sagt, neutral. Die Ladung, mit der du rechnen musst, ist somit 2 mal die Elementarladung.
• Die Geschwindigkeit muss in Meter pro Sekunde umgerechnet werden.
• Du setzt alles in die Formel der Lorentzkraft ein.

Bestimmung der Ladung

Jan beobachtet wie geladene Teilchen durch ein Magnetfeld fliegen. Durch die Lorentzkraft entstehen 3 verschiedene Bahnen. Er möchte jedem Teilchen eine Ladung zuordnen.

Lösung

Du legst dich auf eine Hand fest und wendest die entsprechende Regel an, hier zum Beispiel auf die Linke-Hand-Regel.

• Teilchen A: Hat eine negative Ladung, da es in Richtung des Mittelfingers der linken Hand abgelenkt wurde.
• Teilchen B: Trägt gar keine Ladung, da es nicht abgelenkt wurde.
• Teilchen C: Zeigt genau in die andere Richtung des Mittelfingers der linken Hand im Vergleich zu Teilchen A, also ist es positiv geladen.

Lorentzkraft auf einen stromdurchflossenen Leiter

Jan hat einen elektrischen Leiter, den er an eine Spannungsquelle anschließt. Der Leiter befindet sich in einem B-Feld. Jan macht eine krasse Beobachtung bezüglich dem angeschlossenen Stromleiter.

Lösung

• Es befinden sich Elektronen im Leiter und beim Anschließen einer Spannungsquelle wandern sie in die Richtung des positiven Pols. Das entspricht der Bewegungsrichtung der Elektronen.
• Nun schaust du dir die Richtung des B-Feldes an, welches von Nord nach Süd zeigt und benutzt anschließend die Linke-Hand-Regel.
• Der Leiter wird dann in die Richtung des Mittelfingers ausgelenkt.