Skript zur Vorlesung Physik Teil 1 (Sommersemester) und Teil 2 ...

Skript zur Vorlesung Physik 1 und Physik 2 Seite 162
Prof. Dr. P. Kaul, Fachbereich Biologie Chemie und Werkstofftechnik,
Fachhochschule Bonn-Rhein-Sieg
Eine Ladung, die sich in einem Magnetfeld bewegt, erfährt eine Kraft, wenn die Bewegung nicht parallel
zum Feld erfolgt. Diese Kraft wird Lorentzkraft genannt.
Lorentzkraft: F = q⋅ vxB
Betrag von F: F = q⋅ v ⋅B ⋅sin ( p ( v, B)
)
Es ist nur derjenige Teil des Feldes wirksam, der senkrecht auf der Bewegungsrichtung der Ladung steht
(rechte Hand Regel).
NC N
Einheit von B: 1 T = 1 = 1
m / s Am
Tesla
Weit verbreitet ist noch die früher benutzte Einheit Gauß: 1 T = 10 4 G. Die Einheit Gauß ist historisch ge-
wachsen, da 1 G gerade die mittlere Stärke des Erdmagnetfeldes angibt.
Kraft auf einen stromdurchflossenen Leiter:
A
( d )
dF = q⋅ v xB ⋅n ⋅dl ⋅ A
Gegeben sei ein Leiterstück der Länge dl . Innerhalb des
Drahtes bewegen sich die Elektronen im Mittel mit der Drift-
geschwindigkeit vd entgegen der anliegenden Spannung. Die
Gesamtkraft ist dann gegeben durch die Summe der Einzel-
kräfte auf die Elektronen:
Nun ist aber I = q⋅n ⋅ vd ⋅ A der Strom, der durch den Leiter mit dem Querschnitt A fließt, d.h. die obige
Gleichung kann geschrieben werden als: dF = I⋅ ( dl xB)
2
Die Kraft auf ein ausgedehntes Leiterstück lässt sich dann durch Integration berechnen: F = ∫I ⋅(
dlxB) S
v d
dl
N
Magnetische Feldlinien:
Analog zum elektrischen Feld lassen sich auch für das magnetische Feld
Feldlinien zeichnen, die die Richtung des Feldes und deren Dichte die
Stärke des Feldes repräsentieren. Vereinbarungsgemäß werden die Feld-
linien stets geschlossen gezeichnet, da es keine Pole gibt, an denen Feld-
linien beginnen bzw. enden.
Beispiel Stabmagnet:
8.1.3 Bewegung einer Punktladung im Magnetfeld
Die Richtung des Feldes wird so festgelegt, dass die Feldlinien beim
Stabmagneten am Nordpol austreten und am Südpol wieder eintreten.
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