Was ist die Lorentzkraft?
Die Lorentzkraft ist die Kraft auf bewegte elektrische Ladungen in einem Magnetfeld.
Frage: Wie berechnet man die Lorentzkraft?
F=q⋅v⋅B⋅sin(α)
Antwort:
q = Ladung
v = Geschwindigkeit
B = magnetische Flussdichte
α = Winkel zwischen v und B
Wann gilt F = q * v * b
Wenn die Bewegung senkrecht zum Magnetfeld ist (α = 90°).
Wie bestimmt man die Richtung der Lorentzkraft?
Mit der Drei-Finger-Regel (rechte Hand):
Daumen → Geschwindigkeit v
Zeigefinger → Magnetfeld B
Mittelfinger → Kraft F (für positive Ladungen)
Für negative Ladungen: Richtung umkehren.
Welche Arbeit verrichtet die Lorentzkraft?
→ Sie ändert nur die Richtung der Bewegung, nicht den Betrag der Geschwindigkeit.
Welche Bewegung entsteht bei senkrechtem Eintritt ins Magnetfeld?
Kreisbewegung, da die Lorentzkraft als Zentripetalkraft wirkt.
Wie hängen Lorentzkraft und Zentripetalkraft zusammen?
q * v * B = (m*v^2)/r
Lorentzkraft = Zentripetalkraft
Wie berechnet man den Radius der Kreisbahn?
r = (m * v)/(q * B)
Wovon hängt der Radius ab?
größere Masse → größerer Radius
größere Geschwindigkeit → größerer Radius
größeres B → kleinerer Radius
größere Ladung → kleinerer Radius
Was passiert bei schrägem Eintritt ins Magnetfeld?
→ Kombination aus Kreisbewegung + geradliniger Bewegung → ergibt eine Schraubenbahn (Helix)
Wie berechnet man die Umlauffrequenz?
f = (q * B)/(2π* m)
Die Frequenz ist unabhängig von der Geschwindigkeit!
Wie nutzt man die Lorentzkraft im Massenspektrometer?
Teilchen werden im Magnetfeld abgelenkt → Radius hängt von m/q ab → Identifikation von Teilchen möglich.
Welche Rolle spielt die Lorentzkraft im Zyklotron?
Sie hält Teilchen auf Kreisbahnen, während sie beschleunigt werden.
Warum wird oft falsch gerechnet?
Winkel vergessen
falsche Richtung der Kraft
negative Ladung nicht beachtet
: Wichtigster Merksatz zur Lorentzkraft?
„Die Lorentzkraft steht immer senkrecht auf v und B.“
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