„Lorentzkraft“

Erfahren Sie mehr über die elektromagnetische Induktion durch unsere Erklärungen, durch die Animation von BIGS.

Weiterführende Links:

Lorentzkraft

 

Erklärungen zur Lorentzkraft

„Diese Erklärung wurde mit Hilfe von ChatGPT (OpenAI) erstellt.“

Die Lorentzkraft ist die Kraft, die auf eine elektrisch geladene Teilchen wirkt, wenn es sich in einem Magnetfeld (und eventuell auch in einem elektrischen Feld) bewegt.

Formel der Lorentzkraft

Die Lorentzkraft $\vec{F}_L$ ergibt sich aus dem Vektorprodukt:

$${\vec{F}}_L=q\cdot (\vec{v}\times \vec{B})$$

wo:

• $q$ = elektrische Ladung des Teilchens (in Coulomb),

• $\vec{v}$ = Geschwindigkeit des Teilchens (in m/s),

• $\vec{B}$ = magnetische Flussdichte (in Tesla, T),

• $\times$ = Vektorprodukt (Kreuzprodukt).

Eigenschaften:

• Richtung: Senkrecht zur Bewegungsrichtung $\vec{v}$ und zum Magnetfeld $\vec{B}$ (Rechte-Hand-Regel).

• Betrag:

  $$F_L=\mathrm{\mid }q\mathrm{\mid }\cdot v\cdot B\cdot \sin (\theta )$$

  wobei $\theta$ der Winkel zwischen $\vec{v}$ und $\vec{B}$ ist.

Spezialfall: Bewegung senkrecht zum Magnetfeld

Wenn das Teilchen sich senkrecht zum Magnetfeld bewegt ($\theta = 90^\circ$), ist:

$$F_L=\mathrm{\mid }q\mathrm{\mid }\cdot v\cdot B$$

In diesem Fall beschreibt das Teilchen eine kreisförmige Bahn.

Beispiel:

Ein Elektron mit Geschwindigkeit $v = 10^6\ \text{m/s}$ fliegt in ein Magnetfeld mit $B = 0{,}01\ \text{T}$ senkrecht zum Feld. Die Lorentzkraft ist dann:

$$F_L=\mathrm{\mid }{q}_e\mathrm{\mid }\cdot v\cdot B=(\mathrm{1,6}\cdot {10}^{-19}\text{ C})\cdot ({10}^6\text{ m/s})\cdot (\mathrm{0,01}\text{ T})=\mathrm{1,6}\cdot {10}^{-15}\text{N}$$

Erklärung zur Animation

Ohne Magnetfeld

Aus der Glühkathode (-) treten Elektronen aus. Diese werden auf dem Weg zur Anode (+) durch die angelegte Spannung beschleunigt. Die Elektronen bewegen sich geradlinig.

Mit Magnetfeld

Die Wechselwirkung mit dem Magnetfeld (z.B. das einer Spule) bewirkt eine Krümmung des ehemals geraden Elektronenstrahlung. Das Magnetfeld, die da erzeugte Lorentzkraft, zwingt die Elektronen auf eine Kreisbahn, wenn sie sich, wie im gezeigten Experiment, senkrecht zum Magnetfeld bewegen.

Für einen weiteren Wissenserwerb nutzen Sie bitte auch:

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Bitte zu beachten, dass Sie die Fragen in ChatGPT selbst eintragen müssen.

 

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