Der rollende Stab - die Lorentzkraft

Der rollende Stab :
Linke-Hand-Regel, die Lorentzkraft.

Eine Stange ist auf zwei "Schienen" leicht beweglich gelagert. Sie befindet sich in einem Magnetfeld. Wird sie von einem Strom durchflossen, erfährt die Stange eine Kraft, die sie nach rechts rollen läßt.

(1) Die Richtung der Kraft : Die Linke-Hand-Regel.

Animation rollender Stab Drei-Finger-Regel

Man kann die Richtung, in der diese Kraft wirkt, mit der "Linke-Hand-Regel" leicht finden:

Zur Erinnerung:

  • Bewegungsrichtung der Elektronen vom - Pol zum + Pol der Quelle
  • Richtung des Magnetfeldes vom Nordpol zum Südpol des Magneten.


Linke-Hand-Regel:

  • Zeigt der Daumen in die Bewegungsrichtung der Elektronen,
  • der Zeigefinger in die Richtung des Magnetfelds
  • so gibt der abgespreizte Mittelfinger die Richtung der Kraft an.
    Diese Kraft nennt man auch Lorentzkraft
    (nach Hendrik Antoon Lorentz, niederl. Physiker)

Beachte dabei besonders :

Elektronenrichtung, Magnetfeldrichtung und Richtung der Kraft
stehen jeweils senkrecht aufeinander.

(2) Die Stromrichtung wird geändert.

Kehrt man die Stromrichtung um (Umpolen), so ändert sich dadurch auch die Richtung der Kraft. Man findet sie aber wieder mit der "Linke-Hand-Regel" (vergleiche die beiden Bilder!)

Stab rollt in den Magneten Drei-Finger-Regel

(3) Der Magnet wird umgedreht.

Hier ist die Stromrichtung wie in (2) nur wurde der Magnet auch noch umgedreht. Die Stange bewegt sich jetzt wieder aus dem Hufeisenmagneten hinaus.

Prüfe die Richtigkeit dieser Zeichnung mit Deiner linken Hand, oder noch besser, im Experiment nach!

Magnet umgedreht Drei-Finger-Regel

(4) Weiteres Material zu dem Thema.

Wie man das Zusammenwirken von Elektronenbewegung und Magnetfeld zur Lorentzkraft mit Hilfe einer zweidimensionalen Darstellung einfacher machen kann lernst Du hier.

Lorentzkraft-dreidimensional und zweidimensional

Probiere auch als virtuelles Experiment das Java-Applet "Leiterschaukel" von Walter Fendt aus. Klicke auf den Link.

http://www.walter-fendt.de/ph14d/lorentzkraft.htm externer Link

© Grüninger, Landesbildungsserver, 2002