Kraft auf bewegte Ladungsträger im Magnetfeld

Ein stromdurchflossener Leiter erfährt im Magnetfeld eine Kraft (sofern die Stromrichtung nicht parallel zur Feldrichtung ist). Die Richtung dieser Kraft können Sie mit der UVW-Regel der rechten Hand ermitteln (vgl. entsprechende Grundwissensseite).

Das obige Versuchsergebnis soll nun noch auf eine andere Weise interpretiert werden. Vielleicht denken Sie sich, dass ihnen eine Versuchsdeutung bereits ausreicht. Sie werden aber sehen, dass diese neue Deutung allgemeiner und somit leistungsfähiger ist.

Es kommt nur zur Auslenkung der Leiterschaukel, wenn im Kreis ein Strom festzustellen ist. Strom bedeutet in der "mikroskopischen Vorstellung" das Fließen von Ladungen. Hier setzt nun die Umdeutung des obigen Versuches an:

Wenn die Lampe leuchtet so bewegen sich z.B. negative Ladungsträger vom Minus- zum Pluspol, d.h. bei dem im Magnetfeld befindlichen Leiterstück von vorne nach hinten (in die Zeichenebene). Die senkrecht zum Magnetfeld bewegten Ladungsträger erfahren nun eine Kraft nach links und "ziehen das Leiterstück mit" in dem sie sich bewegen, das Leiterstück geht nach links.

Die Kraft auf das Leiterstück ist also die Summe der vielen kleinen Kräfte die jeweils auf die bewegten Ladungsträger im Magnetfeld wirken. Man nennt die Kraft auf bewegte Ladungsträger im Magnetfeld nach ihrem Entdecker H. A. Lorentz: Lorentzkraft

Geht man davon aus, dass der Strom durch positive Ladungsträger bewirkt wird (diese müssten dann vom Pluspol zum Minuspol, also aus der Zeichenebene heraus fließen), so müssen diese positiven Ladungsträger auch eine Lorentzkraft nach links erfahren, um das Versuchsergebnis zu erklären.

Um die Richtung der Lorentzkraft zu ermitteln arbeitet man zweckmäßig mit zwei UVW-Regeln:

Mit Hilfe dieser neuen UVW-Regeln kann man nun auch die Kraftrichtung auf freie Ladungsträger ermitteln, die nicht in einen Leiter "eingesperrt" sind. Vergleichen Sie hierzu die Deutung der Versuchsergebnisse beim Fadenstrahlrohr.

Hinweise: