Lektion 1: Die Lorentzkraft

Die Wirkung der Lorentzkraft auf die Bahn von bewegten Ladungsträgern kann sehr gut mit Hilfe der Simulation zur Bewegung im magnetischen Querfeld untersucht werden. In diesem Fall ist das Magnetfeld homogen und die Bewegungsrichtung immer orthogonal zum Magnetfeld.

Aktivieren Sie die Punkte "Lorentzkraft", "Geschwindigkeit" und "Spur". Starten Sie die Simulation durch Antippen des Pfeils unten. 

Die Magnetfeldlinien stehen hier orthogonal zur Bildschirmebene und zeigen aus der Ebene heraus. Dies wird durch das folgende Symbol ausgedrückt (Punkt im  Kreismittelpunkt):

Ist das Magnetfeld in die Ebene hinein gerichtet, wird es durch dieses Symbol gekennzeichnet (Kreuz im Kreis):

Die Lorentzkraft und die Momentangeschwindigkeit sind immer othogonal zueinander. Daher zwingt diese Kraft die Ionen auf eine Kreisbahn. Dabei ändert sich der Betrag der Geschwindigkeit aber nicht, weil es keine Kraftkomponente parallel zur Momentangeschwindigkeit gibt. Die für eine Kreisbahn notwendige Zentripetalkraft F_z wird in diesem Fall eben durch die Lorentzkraft aufgebracht, so dass gilt

F_z = F_L                           (1)

F_z kann geschrieben werden als:

Diese Gleichung wird genauso wie die Gleichung F_L = B • q • v für die Lorentzkraft in die Gleichung (1) eingesetzt:

Und damit ergibt sich für Radius r der Kreisbahn: