Lorentz-Kraft

Die Lorentz-Kraft ist eine Kraft die auf Ladungsträger wirkt, welche sich senkrecht zu einem Magnetfeld bewegen. Die Richtung der Kraft kann man mit der Linken-Hand-Regel bestimmen (siehe unten).

Veranschaulichung der Lorentz-Kraft auf einen Leiter im Magnetfeld.

Formel

Die Formel für die Lorentz-Kraft ist folgende:

Formel für die Lorentzkraft
  • FL = Lorentz-Kraft (in N)
  • Q = Ladung des Teilchens/der Teilchen (in C)
  • v = Geschwindigkeit des Teilchens/der Teilchen (in m/s)
  • B = magnetische Flussdichte (stärke des Magnetfelds) (in T)

Beispielaufgabe

Es fließt eine Ladung (0,00020C) mit 2000m/s senkrecht durch ein Magnetfeld mit 1,0T. Wie groß ist die wirkende Kraft auf diese Ladung?

 

Geg.:  Q=0,00020C;  v=2000m/s;  B=1T

 

Ges.:  FL

 

Lsg.: Ist alles in den richtigen Einheiten gegeben, könnt ihr es in die Formel einsetzen: 

 

FL = Q·v·B = 0,00020C · 2000m/s · 1T

= 0,4N

 

A: Es wirkt eine Kraft von 0,4 Newton auf die Ladung.

 

Linke-Hand-Regel

Um zu bestimmen, in welche Richtung die Kraft wirkt, verwendet man die Linke-Hand-Regel.

Veranschaulichung der Linke-Hand-Regel
Von Canarrisderivative work: modified from ManoLaplace - own work from original (see below), CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=12719954

Dafür Streckt ihr Daumen, Zeigefinger und Mittelfinger wie auf dem Bild auseinander (so, dass dazwischen immer 90° Winkel sind, dann müssen die Finger in folgende Richtungen zeigen:

  • Daumen zeigt in physikalische Stromrichtung (von Plus zu Minus), also in Bewegungsrichtung der Elektronen.
  • Zeigefinger zeigt in Richtung des Magnetfelds, also von Nord zu Südpol.
  • Mittelfinger gibt dann an, in welche Richtung die Kraft auf den Stab wirkt.