Dein Physik Abitur steht kurz vor der Tür und du kannst mit dem Begriff „Lorentzkraft“ noch nicht viel anfangen, oder dir fällt es schwer mit der dazugehörigen Formel zu rechnen? Falls einer der beiden Punkte auf dich zutrifft, dann bist du hier genau richtig!
In diesem Blogbeitrag wird dir das Wichtigste zum Thema einfach und schnell erklärt, sodass dir anschließend das Physik lernen wesentlich leichter fällt!
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Zu Beginn die 3 wichtigsten Fakten zur Lorentzkraft
Diese 3 Fakten solltest du dir unbedingt merken
- Die Lorentzkraft ist die Kraft, welche von einem magnetischen Feld auf eine bewegte Ladung ausgeübt wird. Aber Achtung: Dies gilt nur für Ladungen/Teilchen welche sich nicht parallel zu den Feldlinien bewegen!
- Die Lorentzkraft in einem Magnetfeld wirkt…
- senkrecht zu den Feldlinien
- senkrecht zur Bewegungsrichtung der Ladung
- Die Richtung der Kraft auf eine negative Ladung kann mithilfe der linken Handregel ermittelt werden.
Die linke Handregel
Daumen = Bewegungsrichtung der Ladung;
Zeigefinger = Richtung der Magnetfeldlinien;
Mittelfinger = Richtung der Kraft
Die linke Handregel wird nebenan mit einer Zeichnung verdeutlicht.
Die 2 bedeutendsten Formeln zur Lorentzkraft
Lerne die Formeln, die du zur Berechnung benötigst, kennen
Je nachdem, welche Größen du in der Aufgabenstellung gegeben hast, variiert die Formel, mit welcher du rechnen solltest.
Die Standardformel
Beginnen wir mit der „Standard-Formel“: F = q • B • v
- Hierbei steht das F für die Lorentzkraft,
- das q für die Ladung,
- v für die Geschwindigkeit
- das B für die magnetische Flussdichte
Formel, wenn nicht alle notwendigen Größen gegeben sind
- Hast du die notwendigen Größen nicht gegeben, so kannst du eine andere Methode nutzen.
- Dies ist beispielsweise über die Zentripetalkraft möglich, da sich die Ladungen auf Kreisbahnen bewegen. Hierfür setzt du die Formel für die Zentripetalkraft und Formel für die Lorentzkraft gleich. Auf diese Weise kannst du einfach und schnell verschiedene Größen berechnen.
Die Lorentzkraft auf einen stromdurchflossenen Leiter
Erfahre, wie du die Lorentzkraft auf einen stromdurchflossenen Leiter berechnen kannst
Um hier die Lorentzkraft berechnen zu können, benötigst du die Stromstärke I und die Länge des Leiters im Magnetfeld L.
Hier einmal die Herleitung der Formel:
- Schritt 1 zeigt, wie man die Gesamtladung q berechnen kann. Da wir aber noch die Zeit t benötigen, müssen wir die Formel aus Schritt 1 noch ein wenig erweitern.
- Hierbei ersetzten wir in Schritt 2 das t durch die Formel t = L / v. Die Elektronen im Leiter mit der Länge L und der Geschwindigkeit v benötigen also eine bestimmte Zeit t um den Leiter zu durchqueren.
Setzt man nun alles in unsere „Standard-Formel“ ein, so erhält man am Ende F =B • I •L.
Hier findest du die 3 wichtigsten Fakten zusammengefasst
- Die Standard – Formel für die Lorentzkraft lautet: F = q • B • v
- In manchen Aufgabenstellungen sind nicht alle Größen gegeben. Aber keine Angst oftmals kannst du eine solche Aufgabe lösen, indem du die Lorentzkraft mit der Zentripetalkraft gleichsetzt
- Möchtest du die Lorentzkraft auf einen stromdurchflossenen Leiter berechnen, so verwendest du die Formel F= B • I • L
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