Elektrizitätslehre – Lorentzkraft

Elektrizitätslehre – Lorentzkraft
Grundkurs PH 11
Lorentzkraft auf bewegte LT im Magnetfeld
Experiment:
Quelle: DUDEN, Physik, Sachsen 11, Grundkurs, erste Auflage 2008
20.03.2011, W. Rafelt, Lessing-Gymnasium Kamenz
Elektrizitätslehre – Lorentzkraft
Grundkurs PH 11
Lorentzkraft auf bewegte LT im Magnetfeld
U-V-W-Regel:
Linke Hand
Ursache
Vermittlung
Wirkung
Quelle: DUDEN, Physik, Sachsen 11, Grundkurs, erste Auflage 2008
20.03.2011, W. Rafelt, Lessing-Gymnasium Kamenz
Elektrizitätslehre – Lorentzkraft
Grundkurs PH 11
Lorentzkraft auf bewegte LT im Magnetfeld
Experiment:
Quelle: DUDEN, Physik, Sachsen 11, Grundkurs, erste Auflage 2008
Vorhersagen mittels Applet
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Grundkurs PH 11
Elektrizitätslehre – Lorentzkraft
Quelle: DUDEN, Physik, Sachsen 11, Grundkurs, erste Auflage 2008
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Elektrizitätslehre – Lorentzkraft
Grundkurs PH 11
Lorentzkraft auf bewegte LT im Magnetfeld
Mathematisch:
B =
F
I⋅l
FL = B ⋅ I ⋅ l
Q
FL = B ⋅
⋅l
t
l
FL = B ⋅ Q ⋅
t
FL = Q ⋅ v ⋅ B
Quelle: DUDEN, Physik, Sachsen 11, Grundkurs, erste Auflage 2008
F := Lorentzkraft
I := Stromstärke durch den Leiter
l := Länge des Leiters
I =
Q
t
? =
l
t
Bedingung: ⃗v ⊥ ⃗
B , ⃗v ⊥ ⃗
F, ⃗
F ⊥ ⃗
B
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Elektrizitätslehre – Lorentzkraft
Grundkurs PH 11
Lorentzkraft auf bewegte LT im Magnetfeld
Die Lorentzkraft ist die Kraft, die auf einzelne bewegte LT in
einem Magnetfeld wirkt.
Unter der Voraussetzung, dass die Bewegung geladener Teilchen
senkrecht zur Richtung des MF verläuft, kann der Betrag der
Lorentzkraft berechnet werden mit der Gleichung:
Q – Ladung des Teilchens
FL = Q ⋅ v ⋅ B
v – Geschw. der geladenen Teilchen
v⃗ ⊥ ⃗
B , ⃗v ⊥ ⃗
F, ⃗
F ⊥⃗
B
B – magnetische Flussdichte
Die Lorentzkraft wirkt senkrecht zur Bewegungsrichtung und
senkrecht zur Richtung des MF.
Quelle: DUDEN, Physik, Sachsen 11, Grundkurs, erste Auflage 2008
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Elektrizitätslehre – Lorentzkraft
Grundkurs PH 11
Lorentzkraft auf bewegte LT im Magnetfeld
Schlussfolgerungen aus der Gleichung und den Bedingungen:
LB S. 109 unten
S. 110 Mitte bearbeiten
F L = Q ⋅ v ⋅ B ⋅ sin
Quelle: DUDEN, Physik, Sachsen 11, Grundkurs, erste Auflage 2008
v ; 
B
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Elektrizitätslehre – Lorentzkraft
Lehrbuch S. 125, Aufgabe 30
Grundkurs PH 11
Übungsaufgaben:
Quelle: DUDEN, Physik, Sachsen 11, Grundkurs, erste Auflage 2008
20.03.2011, W. Rafelt, Lessing-Gymnasium Kamenz
Elektrizitätslehre – Lorentzkraft
Lehrbuch S. 125, Aufgabe 30
Grundkurs PH 11
Übungsaufgaben:
Quelle: DUDEN, Physik, Sachsen 11, Grundkurs, erste Auflage 2008
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Elektrizitätslehre – Lorentzkraft
Grundkurs PH 11
Übungsaufgabe: LB S. 125, 31a
Auf eine 45 mm lange Plastikhülse mit einem Durchmesser von
8,0 mm ist auf 40 mm Länge einlagig und lückenlos Kupferdraht
(Durchmesser 0,10 mm) gewickelt. Durch den Draht fließt ein
Strom von 50 mA.
Welche magnetische Flussdichte ist dann im Inneren der Hülse
vorhanden? Berechnen Sie.
Quelle: DUDEN, Physik, Sachsen 11, Grundkurs, erste Auflage 2008
20.03.2011, W. Rafelt, Lessing-Gymnasium Kamenz
Elektrizitätslehre – Lorentzkraft
Grundkurs PH 11
Übungsaufgaben:
Gesucht:
Gegeben:
B in T
l = 40 mm
d1 = 8,0 mm
d2 = 0,1 mm
I = 50 mA
Analyse:
= ...
= ...
= ...
= ...
Gesetzmäßigkeiten:
B = μ 0 ⋅μ r ⋅
N⋅I
l
Lösung:
Quelle: DUDEN, Physik, Sachsen 11, Grundkurs, erste Auflage 2008
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Elektrizitätslehre – Lorentzkraft
Quelle: DUDEN, Physik, Sachsen 11, Grundkurs, erste Auflage 2008
20.03.2011, W. Rafelt, Lessing-Gymnasium Kamenz