Wie weiss ich in welche Richtung die Lorentzkraft wirkt?

Ich konnte mit der Daumenregel die Magnetfeldlinien bestimmen. Die gehen durch die Drahtkreise.

Mit der rechten Hand Regel sollte ich ja auch die Lorentzkraft bestimmen (entweder nach oben oder unten), da diese die Elektronen in dem Draht verschiebt, jedoch weiss ich nicht in welche Richtung die zeigt bzw. wie ich dies herausfinden könnte.

Vielen Dank für die Mühe

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atoemlein
11 months ago
  • Rechte- oder Linke-Hand-Regel:
  • Daumen – Zeigefinger Mittelfinger =
  • Strom – Feld – Kraft
  • Falls positive Ladungsträger: rechte Hand. Dann ist der “Strom” die Bewegungsrichtung, Feld ist Feldrichtung, Kraft ist die Richtung der Kraft, in welche diese positiven Ladungsträger beschleunigt werden = Plus-Pol
  • Analog falls Elektronen betrachtet werden, aber eben mit linker Hand.

Nachtrag zu den Kommentaren unten:

Im grünen Teil ist die Lorentzkraft grösser als im blauen Teil, weil im stärkeren Feld.
Deshalb wirkt die grüne Quelle gegen die blaue und siegt.
Deshalb fliesst der Strom im Uhrzeigersinn.
In den roten Teilen wird keine Spannung induziert.

atoemlein
11 months ago
Reply to  tetrotas

Du müsstest mehr sagen oder eine Skizze liefern, unter welchen Bedinungen du meinst.
Die Regel geht bei beidem: Also bei der Kraft auf einen stromdurchflossenen Leiter, wie auch bei der Polarität einer induzierten Spannung.

  • In deinem Fall: Der Strom fliesst in Richtung Kraft (grün, technische Stromrichtung), wenn der Stab in Richtung des Stroms (blau) bewegt wird.
  • wenn aber eine GANZE Drahtschleife im Magnetfeld liegt und bewegt wird, fliesst KEIN Strom, weil im vorderen und hinteren Teil entgegengepolte Spannungen induziert werden.
isohypse
11 months ago
Reply to  tetrotas

Sehe gerade, dass du es verstanden hast

atoemlein
11 months ago
Reply to  tetrotas

Eigentlich hab ich das versucht….

Nimm mal statt runde Leiterschleifen ein Rechteck.
Hab nochmal eine Grafik in die Hauptantwort eingefügt

Verstehst du aber die 3-Finger-Regel? Dass die drei (Vektoren) je senkrecht auf eineander stehen (müssen)?

  1. Daumen = Bewegungsrichtung bewegter Ladungsträger. Egal ob das ein künstlicher Strom von aussen im Leiterschaukelexperiment ist, oder ob wie hier das ein Stab oder Draht ist, den du quer (und mitsamt den darin befindlichen Ladungsträgern) durch ein Magnetfeld bewegst
  2. Zeigefinder = Feldrichtung
  3. Mittelfinger = Richtung der Kraft auf diese bewegten Ladungsträger (positive bei rechter Hand und technischer Stromrichtung) = Richtung des Pluspols der induzierten Spannung.

Damit sollte folgendes klar werden:

  • Wenn ein Stab seiner Länge nach bewegt wird, zeigt die Lorentzkraft nur von der linken zur rechten Seite des Leiters (weil senkrecht zur Bewegungsrichtung!). Diese Lorentzkraft oder induzierte Spannung kann logischerweise keinen Strom längs im Stab erzeugen (rote Bereiche)
  • Jener Teil, der näher am senkrechten Stromleiter ist, sieht das stärke Feld. Klar? Somit wird in einem gleich langen Stab, der näher am Leiter ist, die stärkere Kraft erzeug und somit die höhere Spannung induziert. Deshalb ist eben die “Quelle” links stärker als jene rechts, und weil der Strom von + zu – fliesst, geht er rechts herum.
atoemlein
11 months ago

Einfacher geht nicht, weil dann die Kausalkette abreisst.
Vielleicht in andern Worten:

Abstrahiere:

Strom = bewegter Ladungsträger
Wenn du den Stab (von Hand) bewegst, bewegst du Ladungsträger mit, einverstanden? Wie ein Rohr voller Kugeln.
Diese Bewegung kannst du als Strom sehen, und mit Daumenrichtung kennzeichnen. Also nach rechts.

Feld, ja richtig, mit X in die Tiefe.

Somit nach 3-Finger-Regel die Kraft nach oben. Einverstanden?

Also: Kraft auf pos. Teilchen nach oben = Pluspol oben (weil pos. Ladungsträger angenommen)

Linker Teil (grün) hat stärkeren Pluspol als rechter (blau), weil im stärkeren Feld.

Strom will vom Plus aus der Quelle durch Stromkreis aussenrum zum Minus (also zum untern Ende des linken Stabs). Somit im Uhrzeigersinn (und gegen die schwächere blaue Quelle).

isohypse
11 months ago

Zu letzterem: denk dir statt eines Kreises ein Rechteck. Dann wirkt in den oberen Seiten, die parallel zu v stehen, keine Lorentzkraft in Richtung des Drahtes und somit keine Spannung.

atoemlein
11 months ago

Siehe meinen Nachtrag.

isohypse
11 months ago

Dafür gibt’s ja die 3 Finger Regel.

isohypse
11 months ago

Mach eine Skizze und überlege dir die Richtung der Kraft.

atoemlein
11 months ago

Aha, und bezogen auf die Prüfungsfrage:
Der Schlüssel zu Antwort liegt darin, dass eine Aenderung vorliegen muss, damit eine Spannung induziert wird und ein Strom fliesst!

  • Bei der aufwärtsfahrenden Schliefe bist du immer im gleichen Feld drin, weder die Lage noch die Grösse der Schleife noch die Feldstärke ändern sich. Also wird nichts induziert.
  • Bei der nach rechts fahrenden Schleife bewegst du dich vom Draht weg, also in ein schwächer werdendes Feld. Hier wird also eine Spannung induziert. Stromrichtung?
  • Gemäss der Rechte-Faust-Regel zeigt das Feld des geraden Leiters rechts des Leiters in die Zeichenebene hinein. “Strom” deiner bewegten Ladungsträger in der Schleife ist nach rechts, Feld senkrecht ins Blatt hinein, ergibt also Lorentzkraft nach oben. Aber eben auf beiden Leiterseiten. Da nun der linke Teil noch im stärkeren Teil des Magnetfelds liegt, ist hier die Lorentzkraft grösser als im rechten Teil. Somit ist die “Quelle” im linken Teil stärker als rechts, der Strom wird rechtsherum (Uhrzeigersinn) fliessen.