Lektion 1: Die Lorentzkraft
In dieser Lektion erfahren Sie, was genau die Lorentzkraft ist und wie man diese berechnen kann. Ebenso wird erläutert, warum geladene Teilchen in Magnetfeldern unter Umständen Kreisbewegungen machen.
2. Die Lorentzkraft
Die Kraft Fmagn auf einen mit einem Strom I durchflossenen Leiter der Länge ΔL im Magnetfeld mit der Flussdichte B ist
Fmagn = B • ΔL • I • sin(α)
Hier ist ΔL ist die Länge des Leiterstücks, das sich tatsächlich auch im Magnetfeld befindet. α ist der Winkel, der die Bewegungsrichtung der Ladungsträger und die Richtung des Magnetfelds einschließt. Der Einfachheit halber stehen Magnetfeld und Bewgungsrichtung senkrecht aufeinenander, so dass der Winkel 900 beträgt und sin(α) =1 ist.
Die Kraft auf das Leiterstück setzt sich additiv zusammen aus vielen Einzelkräften. Denn jeder bewegte Ladungsträger im Magnetfeld erfährt solch eine Einzelkraft. Dargestellt ist dieser Sachverhalt anschaulich in der Animation zur Kraft auf Ladungsträger der LEIFI-Physik-Seite.
Die Kraft auf einen einzelnen bewegten Ladungsträger wird Lorentzkraft FL genannt nach dem holländischen Physiker Hendrik Antoon Lorentz. Wenn N Ladungsträger im betrachteten Leiterstück ΔL vorhanden sind, ergibt sich die Gesamtkraft Fmagn schließlich zu:
Fmagn = N· FL und
FL = B • ΔL • I / N
Unter Berücksichtigung der Stromstärke als ΔQ / Δt erhält man schließlich die Lorentzkraft
L ist immer orthogonal zu 
und zu 
.
Zur Bestimmung der Kraftrichtung siehe auch Linke-Hand-Regel.