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Grundwissen

Bestimmung der LORENTZ-Kraft

Das Wichtigste auf einen Blick

  • Herrscht an einem Punkt ein magnetisches Feld \(\vec B\) mit bekannter Richtung, Orientierung und bekanntem Betrag \(B\) und bewegt sich an diesem Punkt ein Teilchen mit der Ladung \(q\) und der Geschwindigkeit \(\vec v\), dann kann man ...
  • ... die Richtung und die Orientierung der LORENTZ-Kraft \(\vec F_{\rm{L}}\) auf das Teilchen mit Hilfe der Drei-Finger-Regel der rechten Hand (Daumen in Bewegungsrichtung eines positiv geladenen Teilchens, Zeigefinger in Magnetfeldrichtung → Mittelfinger in Kraftrichtung) und ...
  • ... den Betrag \(F_{\rm{L}}\) der LORENTZ-Kraft auf das Teilchen mit der Formel \({F_{{\rm{L}}}} = q \cdot v \cdot  B \cdot \sin \left( \varphi \right)\) bestimmen, wobei \(\varphi\) die Weite des Winkels zwischen \(\vec B\) und \(\vec v\) ist.
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Bestimmung der LORENTZ-Kraft auf ein geladenes Teilchen
CC BY-SA, via Wikimedia Commons Jfmelero; bearbeitet von LEIFIphysik
Abb. 1 Drei-Finger-Regel der rechten Hand: zeigt der Daumen in die Bewegungsrichtung eines positiv geladenen Teilchens und der Zeigefinger in Magnetfeldrichtung, dann zeigt der Mittelfinger in Richtung der LORENTZ-Kraft. Daumen und Zeigefinger bilden dabei einen Winkel der Weite \(\varphi\)

Herrscht an einem Punkt ein magnetisches Feld \(\vec B\) mit bekannter Richtung, Orientierung und bekanntem Betrag \(B\) und bewegt sich an diesem Punkt ein Teilchen mit der Ladung \(q\) und der Geschwindigkeit \(\vec v\), dann kann man ...

  • ... die Richtung und die Orientierung der LORENTZ-Kraft \(\vec F_{\rm{L}}\) auf das Teilchen mit Hilfe der Drei-Finger-Regel der rechten Hand (vgl. Abb. 1) bestimmen: Zeigt der Daumen in die Bewegungsrichtung eines positiv geladenen Teilchens und der Zeigefinger in Magnetfeldrichtung, dann zeigt der Mittelfinger in Richtung der LORENTZ-Kraft. Die Weite des Winkels zwischen Daumen und Zeigefinger bezeichnen wir dabei mit \(\varphi\).

    Hinweis: Ist das Teilchen nicht positiv, sondern negativ geladen, dann zeigt die LORENTZ-Kraft in die entgegengesetzte Richtung des Daumens. Nimmt man statt der rechten die linke Hand, dann zeigt der Mittelfinger in Richtung der LORENTZ-Kraft auf ein negativ geladenes Teilchen.

  • ... den Betrag \(F_{\rm{L}}\) der LORENTZ-Kraft auf das Teilchen mit der Formel\[{F_{{\rm{L}}}} = q \cdot v \cdot  B \cdot \sin \left( \varphi \right)\]bestimmen. Dabei ist \(\varphi\) die oben erklärte Winkelweite.

Hinweis

In vielen Büchern oder auch im Internet wird die Drei-Finger-Regel oft als "UVW-Regel" bezeichnet. Dabei steht der Buchstabe "U" für "Ursache" und meint damit die Bewegung des geladenen Teilchens mit der Geschwindigkeit  \(\vec v\) als Ursache der LORENTZ-Kraft. Dies ist nicht nur fachlich falsch, sondern leider auch für viele Schülerinnen und Schüler verwirrend, weil sie das Magnetfeld als Ursache der LORENTZ-Kraft auf das geladene Teilchen sehen. Wir vermeiden deshalb die "UVW"- Bezeichnung.

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