Notizen aus dem Unterricht

advertisement
Die Lorentzkraft
In der Elektronenstrahlröhre stellt der Strahl einen elektrischen Strom da. Ein Magnetfeld löst den Strahl nicht
auf, sondern es gibt nur eine Bahn, d.h. jedes Elektron erhält die gleiche
ablenkende Kraft. Die auf einen einzelnen Ladungsträger im magnetischen
Feld ausgeübte Kraft heißt Lorentzkraft FL.
--> Kraft auf ein Leiterstück der Länge Δl mit freibeweglichen Elektronen,
die in der Zeit Δt durch den Querschnitt A fließen.
Q z  e
z e

F  I  B  l
F
 B  l  z  e  B  v
I
t
t
F
 FL   e  B  v
 Kraft auf ein e z
FL  e  B  v  sin vB
I
Ein Magnetfeld der Stärke B übt auf ein mit der Geschwindigkeit v senkrecht zu den Feldlinien
bewegtes Elektron die Lorentzkraft FL aus. Die Lorentzkraft steht senkrecht auf den Feldlinien
und der Bewegungsrichtung der Elektronen. Sie ändert daher nicht den Betrag,
sondern nur die Richtung der Elektronengeschwindigkeit. Magnetfelder können
also nur ablenken und nicht in Bahnrichtung beschleunigen. In einem
homogenen Magnetfeld bewegen sich Elektronen deswegen auf einer
Kreisbahn.
Der Hall-Effekt (Elektrizitätsleitug in festen Stoffen)
Der Ladungstransport in festen Stoffe ist äußerlich nicht erkennbar (kein Stofftransport!) -> es gibt nur
Modellvorstellungen. Mit der Lorentzkraft, d.h. mit (homogenem) B-Feld in dem sich ein stromdurchflossener
Stoff befindet wird die Vorstellung des Ladungstransport in festen Stoffen bestätigt
Mit der Lorentzkraft ist auch eine einfache Magnetfeldmessung möglich:
Ein fester Leiter in einem homogenen B-Feld wird von konstantem Strom I
durchflossen. Hall-Effekt: Zwischen zwei gegenüberliegenden Randpunkten eines
stromdurchflossenen Leiters, der sich in einem Magnetfeld befindet, entsteht
senkrecht zur Richtung des Stromes und des Magnetfeldes eine Spannung, die
Hall-Spannung UH. Elektronen bewegen sich mit v im Magnetfeld B und erfahren
demzufolge eine Lorentzkraft FL.
Herunterladen