BEwEGtE LADuNG im MAGNEtFElD

Bewegte Ladung im
Magnetfeld
Bewegte Ladung im elektrischen Leiter:
Bewegte Ladung im Magnetfeld
Bewegungsrichtung
der Teilchen
Richtung der
Magnetfeldlinien
Ladungen, die durch einen Leiter fließen, erzeugen ein
kreisförmiges Mafnetfeld um den Leiter herum. Diese
Feldlinien lassen sich mit Hilfe der "Linken Hand Regel"
darstellen.
Auf elektrische Ladung wirkt in einem Magnetfeld die Lorentzkraft. Fließt
durch den Leiter ein Strom (I), wird er durch die Lorentzkraft abgelenkt und
"schwenkt" aus (F). Die Auslenkung des Leiters lässt sich ebenfalls mit einer
"Linken Hand" Regel darstellen. Wenn man die linke Hand wie im obigen Bild
hält, Daumen in Richtung des Stromflusses und Zeigefinger in Richtung der
Magnetlinien zeigt, weist der Ringfinger automatisch in die Richtung, in die
der Leiter durch die Lorentzkraft abgelenkt wird.
Lorentzkraft, Magnetfeld und Lorentzkraft stehen rechtwinklig zueinander.
Braunsche Röhre
Eine beheizte Glühkathode sorgt dafür, dass Elektronen austreten (Glühelektrischer Effekt). Sie werden zur
postiven Anode hin beschleunigt und werden durch das Loch der Anode als gebündelter Strahl geschossen.
Zwei Plattenkondensatoren (vertikal und horizontal) erzeugen ein elektromagnetisches Feld, wodurch die
Lorentzkraft greift und für eine Ablenkung des Teilchenstrahls sorgt. Die Röhre ist mit Wasserstoffgas gefüllt, dass
durch die Elektronenstöße aktiviert wird und leuchtet.
Hinter der Kathode ist die Geschwindigkeit der Elektronen konstant und die Geschwindigkeit v lässt sic,h wie im
weißen Kasten dargestellt, berechnen.
Die Lorentzkraft sorgt für die Ablenkung des Elektronenstrahls. In
diesem Fall, also in einem homogenen Magnetfeld, gilt:
Lorentzkraft=Zentripetalkraft
Die Zentripetalkraft, ist die Kraft, die dafür sorgt, dass Teilchen
entlang einer gekrümmten Bahn verlaufen. Sie richtet sich nach
Innen und bedingt so im idealfall eine Kreisbahn.
Das Magnetfeld der Erde und das Polarlicht
Das Magnetfeld der Erde ist notwendig für
die Existenz unseres Planeten, da es
verhindert, dass geladene Teilchen aus
dem All auf die Erde stürzen. Solche
Teilchen werden zum Beispiel bei
Sonnenwinden in den Weltraum
freigesetzt. Die meisten geladenen
Teilchen werden durch das Magnetfeld
der Erde und die somit wirkende
Lorentzkraft abgelenkt und dringen nicht
sehr weit in die Erdatmosphäre ein. Doch
besonders in der Nähe der Pole kann
man die Teilchen sehen, dort nimm die Magnetanziehungskraft zu und
die Teilchen dringen in die Gasschichten der Atmopshäre ein.
So entsehen Polarlichter, denn wenn gladene Teilchen auf Gase
treffen, werden die Atome dieser angeregt und dadurch wird Licht
erzeugt. Je nach dem in welche Schicht der Atmosphäre ein geladenes
Teilchen aus dem All eindringt, trifft es auf eine andere Art von Gas.
Dies bestimmt die Farbe der Polarlichter. Grünes Licht entsteht durch
Sauerstoff, der in 1 00 km Höhe angeregt wird, die häufigste Reaktion.
Rotes Licht wird von Sauerstoffatomen in etwa 200 km Höhe erzeugt.
Angeregter Stickstoff wird zu violettem und blauem Licht. Die
verschiedenen Gase müssen Teilweise durch starke Ladung angeregt
werden, damit Licht entstehen kann, deshalb kommen einige Farben
seltener vor als andere.