Allgemein versteht man unter der Lorentzkraft die Kraft, die auf einzelne bewegte Ladungsträger (bzw. elektrische Ladung) in einem Magnetfeld wirkt. Durchquert ein geladener Körper ein Magnetfeld, so bewegt sich dieser nicht einfach geradeaus, sondern wird durch eine quer zu seiner Bewegungsrichtung wirkende Kraft abgelenkt.
Die Lorentzkraft wirkt auf eine bewegte Ladung in einem Magnetfeld senkrecht zur Bewegungsrichtung der Ladung und senkrecht zu den Magnetfeldlinien.

Die Lorentzkraft

Wie bereits in der Einleitung erwähnt, ist die Lorentzkraft die Kraft, die in einem Magnetfeld auf bewegte Ladungsträger wirkt (bei stromdurchflossenen Leitern gilt dies nur, solange die Stromrichtung nicht parallel oder antiparallel zur Magnetfeldrichtung ist, denn dann wirkt keine Kraft, daraus folgt auch, dass die Kraftwirkung am größten ist, wenn Stromrichtung und Magnetfeldrichtung einen Winkel von 90° aufweisen).
Die Richtung der Lorentzkraft hängt von der Richtung des Stromflusses und der Richtung des Magnetfeldes ab und kann mit der sog. Drei-Finger-Regel (linke Hand) bestimmt werden. Dabei zeigt:

  • Der Daumen die tatsächliche Stromrichtung (physikalische Stromrichtung von – zu +)
  • Der Zeigefinger in Magnetfeldrichtung (von Norden nach Süden).
  • Der der um 90° gebogene Mittelfinger gibt die Richtung der Lorentzkraft an.

Darüber hinaus gibt es noch die sog. Rechte-Hand-Regel, diese wird verwendet, wenn man die Richtung der Lorentzkraft bestimmen will unter Berücksichtigung der technischen Stromrichtung (also von + zu -)

Formel zur Berechnung der Lorentzkraft

Die Lorentzkraft ist abhängig von der Ladung Q und der Geschwindigkeit v des bewegten, geladen Teilchens im Magnetfeld. Darüber hinaus ist die Lorentzkraft  umso größer, je stärker das Magnetfeld B ist. Fasst man dies zusammen, erhält die Gleichung zur Bestimmung des Betrag der Lorentzkraft.

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Lorentzkraft – Testfragen/-aufgaben

1. Was ist die Lorentzkraft?

Die Lorentzkraft ist die Kraft, die auf ein geladenes Teilchen wirkt, wenn es sich in einem elektromagnetischen Feld befindet.

2. Wie wird die Lorentzkraft berechnet?

Die Lorentzkraft wird mit der Formel F = q(E + v × B) berechnet, wobei q die Ladung, E das elektrische Feld, v die Geschwindigkeit und B das magnetische Feld bezeichnet.

3. Welche Einheit hat die Lorentzkraft?

Die Lorentzkraft hat die Einheit Newton (N).

4. Was passiert, wenn ein geladenes Teilchen in einem Magnetfeld steht, sich aber nicht bewegt?

Wenn ein geladenes Teilchen im Magnetfeld steht und sich nicht bewegt, dann wirkt keine Lorentzkraft auf es.

5. Worauf bezieht sich der Begriff ‘rechte Hand Regel’ in Bezug auf die Lorentzkraft?

Die ‘Rechte Hand Regel’ ist eine Methode, um die Richtung der Lorentzkraft auf ein bewegtes geladenes Teilchen in einem Magnetfeld zu bestimmen.

6. Was passiert, wenn das Vorzeichen der Ladung geändert wird?

Wenn das Vorzeichen der Ladung geändert wird, ändert sich die Richtung der Lorentzkraft.

7. Was ist die Bedeutung des Kreuzprodukts in der Lorentzkraft-Formel?

Das Kreuzprodukt in der Lorentzkraft-Formel definiert die Richtung der Kraft relativ zur Bewegungsrichtung und zur Ausrichtung des Magnetfelds.

8. Wann kommt die Lorentzkraft im Alltag zum Einsatz?

Die Lorentzkraft spielt eine wichtige Rolle in vielen Alltagstechnologien, wie zum Beispiel Elektromotoren und Generatoren.

9. Wie ändert sich die Lorentzkraft, wenn die Geschwindigkeit des Teilchens verdoppelt wird?

Wenn die Geschwindigkeit des Teilchens verdoppelt wird, dann verdoppelt sich auch die Lorentzkraft, vorausgesetzt das Magnetfeld und die Ladung bleiben konstant.

10. Was bezeichnet das ‘E’ in der Lorentzkraft-Formel?

Das ‘E’ in der Lorentzkraft-Formel bezeichnet das elektrische Feld.

Autor: , Letzte Aktualisierung: 20. Januar 2024