Lorentzkraft Experiment

The Lorentz force - Krafteinwirkung auf bewegliche Lasten im Magnetenfeld

Anhand der Elektronstrahlröhre kann gezeigt werden, dass auch Elektronen durch Magnetfelder umgelenkt werden. Beim Ablenken eines Elektronenstrahls mit einem Magnet ist zu erkennen, dass die Umlenkung nicht in oder entgegengesetzt zu einem Magnetpol erfolgt, sondern immer rechtwinklig zu den magnetfeldbezogenen Linien. Daher muss eine auf die Bewegung von Elektronen in einem magnetischem Feld wirkende Energie vorhanden sein, die rechtwinklig zur Laufrichtung der Ionen und rechtwinklig zu den Linien des Magnetfeldes ist.

Man nennt diese Energie Lorentz-Kraft. Auch auf stromführende Leitungen wirken die Lorentz-Kräfte in einem magnetischen Feld. Die auf die Ionen einwirkende Lorentzkraft wird durch die sich entlang des Stroms bewegenden Ionen in einem stromführenden Stromleiter auf den Gesamtleiter übertragen. Dabei wird die auf die Ionen einwirkende Lorentzkraft auf den Gesamtleiter einwirken. Im folgenden Experiment mit einem so genannten Leiterschwung wird die Auswirkung dieser Kräfte durch die Ablenkung eines Stromschienenleiters gezeigt:

Der Leiterschwung ist eine an zwei Seilen befestigte Leiterstange (Aluminium), die sich im magnetischen Feld eines hufeisenförmigen Magneten befindet: Wenn zwischen den beiden Stangenenden eine Stromspannung angelegt wird, strömt ein elektrischer Energiefluss durch die Stange. Anschließend wird die Stange durch eine Druckkraft abgelenkt. Abhängig von der aktuellen Richtung wird die Stange auf die eine oder andere Weise abgelenkt:

die rollenden Mitarbeiter - LandBildungsserver Baden-Württemberg

Ein Stab ist auf zwei "Schienen" montiert, so dass er sich leicht bewegen kann. Beim Durchfließen eines Stroms erlebt der Stab eine kraftvolle Bewegung, die ihn nach links wälzen lässt. Die Kraftrichtung: Die linke Handregel. Mit der " linken Handregel " findet man leicht die Wirkungsrichtung dieser Kraft: Denken Sie daran: Ausrichtung des Magnetfelds vom Nord- zum Südpol der Magnetspule.

Linke Handregel: Weist der Daumendruck in die Laufrichtung der Elektrone, so gibt der gespreizte Mittelfinger die Laufrichtung der Krafteinwirkung an. In diesem Fall wird der Haftmagnet umgekehrt. In diesem Fall ist die aktuelle Ausrichtung wie in (2) nur der Magnete wurde ebenfalls umgekehrt. Der Stab fährt nun wieder aus dem Hufeisenmagnet heraus. Überprüfen Sie die Korrektheit dieser Skizze mit der rechten Hand, oder noch besser, indem Sie experimentieren!