Physik Elektrodynamik – Lorentzkraft
Karteikarten zum Thema „Naturwissenschaften“ · 15 Karten · von atrio. Beispiele: Wie lautet die Vektorgleichung der Lorentzkraft? · Wie berechnet man den Bet…
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15 KartenWie lautet die Vektorgleichung der Lorentzkraft?
Rückseite
Die Lorentzkraft F wirkt auf eine Ladung q, die sich mit Geschwindigkeit v in einem Magnetfeld B bewegt: F = q(v × B).
Wie berechnet man den Betrag der Lorentzkraft?
Rückseite
Der Betrag lautet F = |q| · v · B · sin(α), wobei α der Winkel zwischen Geschwindigkeitsvektor v und Magnetfeldvektor B ist.
Wann ist die Lorentzkraft maximal?
Rückseite
Die Lorentzkraft ist maximal, wenn sich die Ladung senkrecht zum Magnetfeld bewegt (α = 90°, sin α = 1).
Wann wirkt keine Lorentzkraft auf eine bewegte Ladung?
Rückseite
Keine Lorentzkraft wirkt, wenn die Ladung parallel oder antiparallel zum Magnetfeld fliegt (α = 0° oder 180°, sin α = 0).
Wie bestimmt man die Richtung der Lorentzkraft bei positiven Ladungen?
Rückseite
Nach der Rechtshandregel: Daumen zeigt in v-Richtung, Zeigefinger in B-Richtung, der ausgestreckte Mittelfinger weist in F-Richtung.
Wie ändert sich die Kraftrichtung bei negativen Ladungen?
Rückseite
Bei negativen Ladungen (z. B. Elektronen) zeigt die Lorentzkraft in die entgegengesetzte Richtung – wende die Linkshandregel an oder kehre das Ergebnis der Rechtshandregel um.
Welche Bahn beschreibt eine Ladung bei senkrechtem Eintritt in ein homogenes B-Feld?
Rückseite
Die Lorentzkraft wirkt als Zentripetalkraft und zwingt die Ladung auf eine Kreisbahn mit konstantem Radius r = m·v/(|q|·B).
Was passiert beim schrägen Eintritt in ein homogenes Magnetfeld?
Rückseite
Die Geschwindigkeitskomponente parallel zum Feld bleibt unbeeinflusst, die senkrechte erzeugt Kreisbewegung – resultiert in einer Helixbahn.
Wie lautet die Zyklotronfrequenz und worauf ist sie unabhängig?
Rückseite
Die Zyklotronfrequenz f = |q|·B/(2π·m) hängt nur von Ladung, Masse und Feldstärke ab, nicht von der Geschwindigkeit oder dem Radius.
Was beschreibt der Hall-Effekt?
Rückseite
In einem stromdurchflossenen Leiter im Magnetfeld baut sich quer zur Stromrichtung eine messbare Hall-Spannung auf, da Lorentzkraft die Ladungsträger seitlich ablenkt.
Wie funktioniert ein Massenspektrometer mit Magnetfeld?
Rückseite
Ionen gleicher kinetischer Energie durchlaufen ein B-Feld; ihre unterschiedlichen Massen führen zu verschiedenen Kreisradien, wodurch eine Massen séparation gelingt.
Worin unterscheidet sich die Lorentzkraft von der Coulombkraft?
Rückseite
Die Coulombkraft wirkt auf ruhende und bewegte Ladungen parallel zum Feld, die Lorentzkraft nur auf bewegte Ladungen und stets senkrecht zu v und B.
Welche SI-Einheit hat die magnetische Flussdichte B?
Rückseite
Die Einheit ist Tesla (T): 1 T = 1 N/(A·m) = 1 kg/(C·s); benannt nach Nikola Tesla.
Warum leistet die Lorentzkraft keine Arbeit?
Rückseite
Die Lorentzkraft steht immer senkrecht zur Geschwindigkeit (F ⊥ v), daher ist die verrichtete Arbeit W = ∫ F·ds = 0 – die kinetische Energie bleibt konstant.
Wie wirkt sich ein elektrisches Feld zusätzlich zur Lorentzkraft aus?
Rückseite
Die Gesamtkraft auf eine Ladung in überlagerten Feldern ist die Summe aus elektrischer Kraft (qE) und magnetischer Lorentzkraft (qv × B): F = q(E + v × B).