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.
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2. Die Lorentzkraft - Herleitung
Unter der Annahme, dass die Richtung des Stroms orthogonal zur Richtung des Magnetfelds ist (α = 90º), kann die Gleichung für die Kraft Fmagn auf einen mit dem Strom I durchflossenen Leiter der Länge ΔL im
Magnetfeld mit der Flussdichte B
Fmagn = B • ΔL • I • sin(α) (siehe Abschnitt 5. Magnetfeld) vereinfacht werden. ΔL ist die Länge des Leiterstücks, das sich tatsächlich auch im Magnetfeld befindet. Die Kraft ergibt sich somit als:
Fmagn = B•ΔL•I (1)
Da die Stromstärke I geschrieben werden kann als
Die in der Zeit Δt von den Ladungsträgern zurückgelegte Strecke Δs sei gerade die Leiterlänge ΔL, die sich auch im Magnetfeld befindet. Damit ist der Quotient
Für jeden einzelnen der N Ladungsträger ergibt sich damit die LORENTZ-Kraft FL:
FL = B•q•v
Das ist die Größe der Kraft, die jedes mit der Geschwindigkeit v bewegte Teilchen mit der Ladung q in einem Magnetfeld der Stärke B erfährt, wenn Bewegungsrichtung und Magnetfeld orthogonal zueinander liegen.
Oder allgemein für jeden Winkel α:
FL = B•q•v · sin(α) (4)
L ist orthogonal zu 
und 
.Zur Bestimmung der Kraftrichtung siehe auch Linke-Hand-Regel.