Lorentzkraft

Unter der Lorentzkraft (nach Hendrik Antoon Lorentz) versteht man die Kraft, die auf eine bewegte elektrische Ladung in einem Magnetfeld wirkt. Ist B die magnetische Flussdichte, Q die elektrische Ladung und v ihre Geschwindigkeit, so gilt für die Lorentzkraft F:

$F=Q\cdot v\cdot B.$

Hierbei ist vorausgesetzt, dass v und B einen rechten Winkel bilden, F steht dann wiederum auf v und B senkrecht. Allgemein gilt vektoriell:

${\vec {F}}=Q\cdot {\vec {v}}\times {\vec {B}}.$

als Betragsgleichung:

$F=Q\cdot v\cdot B\cdot \sin \alpha$

Ein elektrischer Strom I in einem Leiter der Länge l besteht ebenfalls aus elektrischen Ladungen, wobei nun

$Q=I\cdot t$

und

$v={\frac {l}{t}}$

gilt. Einsetzen ergibt dann

$F=I\cdot l\cdot B$

für die Lorentzkraft auf einen stromdurchflossenen Leiter im Magnetfeld.

Datei:Lorentzkraft.PNG

Die Lorentzkraft ist eigentlich ein relativistischer Effekt, da sich von einem bewegten Bezugssystem aus (zum Beispiel dem der Ladung) ein Magnetfeld in ein elektrisches Feld transformiert. Die bewegte Ladung erfährt also in dieser Sichtweise eigentlich eine Kraft in einem elektrischen Feld.

Die Richtung der Lorentzkraft kann durch die Rechte-Hand-Regel bestimmt werden.

Angewandt wird die Lorentzkraft in

• Wienfilter
• Ablenkung und Fokussierung von Elektronenstrahlen (z.B. im Synchrotron)
• In Hall-Sonden (siehe auch Hall-Effekt)

Weblinks

• Animiertes Modell zum Experimentieren mit der Lorentzkraft
• Ein weiteres Modell, bei dem q, v und B variiert werden können
• Quiz zur Lorentzkraft (mit interaktiv bedienbarer Darstellung der Leiterschaukel)

Siehe auch: Induktionsgesetz - das ist quasi der umgekehrte Weg (Erzeugung von Strom durch Bewegung von Leitern in einem Magnetfeld).