Elektromagnetismus - Lorentzkraft - Aufgaben

Kraft auf stromdurchflossene Leiter bzw. bewegte Ladungen in Magnetfeldern. - Gesamtaufgabenbestand (lehrplanunabhängig)

Hilfe
  • Lorentzkraft
    Auf bewegte Ladungen im Magnetfeld wirkt die Lorentzkraft. Die Summe der Lorentzkräfte auf die bewegten Ladungen in einem stromdurchflossenen Leiter ergibt die Lorentzkraft auf den Leiter.

    Richtung: Die Lorentzkraft steht stets senkrecht auf der Bewegungsrichtung der Ladung(en) und auf den Magnetfeldlinien.
      Drei-Finger-Regel
    • Daumen: Stromrichtung oder Bewegungsrichtung einer positiven Ladung
    • Zeigefinger: Richtung der Magnetfeldlinie
    • Mittelfinger: Richtung der Lorentzkraft

      • Achtung: Bei bewegten negativen Ladungen verwendet man die linke Hand oder der rechte Daumen zeigt entgegen der Bewegungsrichtung der negativen Ladung.
    Betrag: Je größer der zu den Magnetfeldlinien senkrechte Anteil der Bewegungsrichtung, desto größer ist der Betrag der Lorentzkraft. Die Lorentzkraft ist daher null, wenn sich Ladungen parallel zu den Magnetfeldlinien bewegen.

Wähle die richtige(n) Aussage(n) aus.

  • Die Lorentzkraft wirkt…
    auf Ladungen im Magnetfeld.
    auf ein Proton im Gravitationsfeld.
    auf bewegte Ladungen im Magnetfeld.
    auf einen stromdurchflossenen Leiter.
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Lorentzkraft
Auf bewegte Ladungen im Magnetfeld wirkt die Lorentzkraft. Die Summe der Lorentzkräfte auf die bewegten Ladungen in einem stromdurchflossenen Leiter ergibt die Lorentzkraft auf den Leiter.

Richtung: Die Lorentzkraft steht stets senkrecht auf der Bewegungsrichtung der Ladung(en) und auf den Magnetfeldlinien.
    Drei-Finger-Regel
  • Daumen: Stromrichtung oder Bewegungsrichtung einer positiven Ladung
  • Zeigefinger: Richtung der Magnetfeldlinie
  • Mittelfinger: Richtung der Lorentzkraft

    • Achtung: Bei bewegten negativen Ladungen verwendet man die linke Hand oder der rechte Daumen zeigt entgegen der Bewegungsrichtung der negativen Ladung.
Betrag: Je größer der zu den Magnetfeldlinien senkrechte Anteil der Bewegungsrichtung, desto größer ist der Betrag der Lorentzkraft. Die Lorentzkraft ist daher null, wenn sich Ladungen parallel zu den Magnetfeldlinien bewegen.
Beispiel 1
Im dargestellten homogenen Magnetfeld bewegt sich ein Elektron nach oben (gestrichelt):
graphik
In welche Richtung zeigt die Lorentzkraft, wenn man sie im Bild oben ergänzt?
Beispiel 2
Ein Leiter verläuft durch das dargestellte homogene Magnetfeld. Nun fließt Gleichstrom durch den Leiter.
graphik
In welche Richtung bewegt sich der Leiter?
Beispiel 3
Ein Elektron fliegt geradlinig von rechts in ein homogenes Magnetfeld. Wähle seine weitere Flugbahn aus.
graphik