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Lorentzkraft

Lorentzkraft berechnen

Hier können Sie die Lorentzkraft berechnen lassen. Geben Sie dazu unten die elektrische Ladung, die Geschwindigkeit sowie die magnetische Flußdichte ein.

elektrische Ladung [A*s]  
Geschwindigkeit [m*s-1]  
magnetische Flußdichte [V*s*m-2]  

Als Lorentzkraft, nach dem Mathematiker und Physiker Hendrik Antoon Lorentz aus Holland benannt, wird die Kraft bezeichnet, die auf einzelne bewegte Ladungsträger in einem magnetischem Feld wirkt. Magneten und ein Magnetfeld sind die Grundlage dafür, die Erklärung für die Lorentzkraft zu verstehen.

Magnete beeinflussen die Körper in ihrer nähe magnetisch und üben Kräfte auf ferromagnetische Stoffe wie Eisen, Nickel oder Kobalt aus. Nordpol und Südpol des Magnetes stoßen gleiche Pole ab und ziehen unterschiedliche an.

Die Linien im magnetischen Feld verlaufen vom Nordpol zum Südpol, schneiden sich nicht und gehen in die Richtung in der sich ein Probennordpol bewegen würde. Ist die Dichte der Feldlinien hoch liegt ein stärkeres Magnetfeld vor.

Die Richtung der Lorentzkraft auf eine bewegte Ladung in einem Magnetfeld wirkt entweder senkrecht zur Bewegungsrichtung der Ladung oder senkrecht zu den Magnetfeldlinien.

In Magnetfeldern bewegen sich Ladungen auf Kreisbahnen. Das ist der Grund das die Lorentzkraft senkrecht zu der Bewegungsrichtung einer Ladung wirkt. Die Richtung der Ladung wir geändert, aber nicht seine Geschwindigkeit.

Lorentzkraft Berechnung


Wenn die Bewegung geladener Teilchen zur Richtung des Magnetfeldes senkrecht verläuft, steht der Berechnung der Lorentzkraft mit der folgenden Formel nichts mehr im Wege: FL =Q mal v mal B dass heißt die Lorentzkraft in Newton= die Gesamtladung der Teilchen in Coulomb mal der Geschwindigkeit der geladenen Teilchen in Meter pro Sekunde mal der magnetische Flussdichte in Newton pro Amperemeter.

Bewegen sich die geladenen Teilchen unter dem Winkel Alpha in die Richtung des Magnetfeldes, dann ergibt sich die Formel wie folgt: FL = Q mal v mal B mal sina

Mit der Linke Hand Regel und Rechte Hand Regel wird die Richtung der Kraft bestimmt. Die Linke Hand gilt für elektrischen Strom mit negativen Ladungsträgern, also Elektronen, physikalische Stromrichtung von - nach +. Die rechte Hand gilt für positive Ladungsträger, Kationen genannt von + nach -.

Diese Richtung der Lorentz-Kraft wird nach der 3-Finger-Regel der linken Hand bestimmt Daumen zeigt in Richtung der Bewegung des Elektrons senkrecht zum Magnetfeld, der Zeigefinger deutet in Magnetfeld Richtung und der Mittelfinger deutet in Richtung der Lorentz-Kraft FL. Teilchen die positiv geladen sind haben eine ablenkende Lorentz-Kraft.

Beispiel zur Berechnung der Lorentzkraft


Es regnet und man möchte wissen, mit welcher Geschwindigkeit ein einzelner Regentropfen fallen müsste, wenn die Lorentz-Kraft ein Millionstel der Gewichtskraft FG des Tropfens betragen würde
Das Magnetische Feld der Erde bildet an einem Platz die Flussdichte, der Vektor bilde, den Winkel mit der Horizontale. Ein mit der Ladung geladener Regentropfen hat die Masse m = 0,1 g beim herunter Fallen im Magnetischen Feld hat er die Lorentz-Kraft FL.

Dies ergibt folgende Berechnung für die Lotrentzkraft: v = 9,8 mal 10 hoch 6 m geteilt durch 8




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