Ein geladenes Teilchen, das sich durch ein Magnetfeld bewegt, erfährt eine Kraft, die sowohl zur Bewegungsrichtung des Teilchens als auch zur Richtung des angelegten Feldes einen rechten Winkel bildet. Diese Kraft, die so genannte Lorentzkraft, entsteht durch die Wechselwirkung zwischen dem angelegten Magnetfeld und dem Magnetfeld, das von dem sich bewegenden Teilchen erzeugt wird. Das Phänomen ist nach dem niederländischen Physiker Hendrik Lorentz benannt, der eine Gleichung entwickelt hat, die die Kraft mathematisch mit der Geschwindigkeit und der Ladung des Teilchens und der Stärke des angelegten Magnetfeldes in Beziehung setzt.
Die Lorentz-Kraft tritt bei einem elektrischen Strom auf, der aus sich bewegenden geladenen Teilchen besteht. Die einzelnen Magnetfelder dieser Teilchen verbinden sich und erzeugen ein Magnetfeld um den Draht, durch den der Strom fließt, das ein äußeres Magnetfeld abstoßen oder anziehen kann. Dieses Tutorial demonstriert die Lorentzkraft, die auf einen Draht wirkt, der Strom durch das Feld eines permanenten Hufeisenmagneten führt (Feldlinien bewegen sich immer vom Nordpol eines Magneten zu seinem Südpol). Der Draht ist in einer Art Pendel angeordnet, so dass er sich hin und her bewegen kann. Klicken Sie auf den Messerschalter, um den Stromfluss zu starten. Der Draht schwingt nun in einer Richtung, die sowohl zum Magnetfeld als auch zur Bewegung der geladenen Teilchen senkrecht steht. Wenn Sie die Richtung des Stromflusses ändern, indem Sie auf die Schaltfläche Batterie umdrehen klicken, oder die Richtung des Magnetfeldes, indem Sie auf die Schaltfläche Magnet umdrehen klicken, kehrt sich die Richtung der Lorentzkraft um. Mit den Optionsfeldern Drahtfeldlinien anzeigen und Magnetfeldlinien anzeigen können Sie das Zusammenspiel dieser unsichtbaren Kräfte sichtbar machen. Mit der Schaltfläche Zurücksetzen können Sie den Magneten und die Batterie in ihre ursprüngliche Position zurückbringen.
Mit Hilfe der Linken-Hand-Regel können Sie vorhersagen, in welche Richtung sich der Draht bewegen wird. Für diese Regel musst du deine Hand in eine etwas unnatürliche Position bringen: Wenn dein Zeigefinger in die Richtung eines Magnetfelds zeigt und dein Mittelfinger in einem 90-Grad-Winkel zum Zeigefinger in die Richtung des elektrischen Stroms, dann zeigt dein ausgestreckter Daumen (der mit deinem Zeigefinger ein L bildet) in die Richtung der Lorentz-Kraft, die auf dieses Teilchen wirkt, und in die Richtung, in die sich der Draht im Tutorial verschiebt.
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