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[[Datei:Leiterschaukelversuch.ogv|mini|Der Leiterschaukelversuch zeigt die Lorentzkraft auf einen stromdurchflossenen Leiter.]]
 
Die '''Lorentzkraft''' ist die [[Kraft]], die eine Ladung in einem [[Elektromagnetische Wechselwirkung|magnetischen oder elektrischen]] Feld erfährt. EinWährend Magnetfeldein übtelektrisches dabei KraftFeld auf [[Elektrischer Strom|bewegte und unbewegte Ladungen]] ausgleichermaßen wirkt, währendübt ein elektrischesMagnetfeld FeldKraft nur auf bewegte[[Elektrischer und unbewegteStrom|bewegte Ladungen]] gleichermaßen wirktaus. Sie ist nach dem niederländischen Mathematiker und Physiker [[Hendrik Antoon Lorentz]] benannt. Oft wird nur die magnetische Komponente als Lorentzkraft bezeichnet.
 
Die magnetische Komponente der Kraft ist am größten, wenn die Bewegungsrichtung der Ladung senkrecht zu den magnetischen [[Feldlinie]]n verläuft, und gleich Null, wenn sich die Ladung entlang einer Feldlinie bewegt. Sie wirkt immer senkrecht zur Bewegungsrichtung der Ladung und zu den Magnetfeldlinien. Ihre Wirkungsrichtung kann mit der [[Drei-Finger-Regel]] bestimmt werden. Für negative Ladungen verwendet man die linke, für positive Ladungen die rechte Hand.
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* Bei der Ablenkung eines Teilchens der Ladung <math>q</math> im räumlich und zeitlich konstanten Magnetfeld wird ''im Gegensatz zur Ablenkung im elektrischen Feld'' keinerlei Arbeit verrichtet, die kinetische Energie und damit die [[Geschwindigkeit|Bahngeschwindigkeit]] bleiben also unverändert, denn
:<math>\frac{\mathrm d W_\text{kin}}{\mathrm d t}= \frac{m}{2}\,\frac{\mathrm d (\vec v^2)}{\mathrm d t}= m \vec v\cdot\frac{\mathrm d \vec v}{\mathrm d t}= \vec v \cdot \left(m \cdot \vec a\right)=\vec v\cdot \vec F= q \,\vec v \cdot \bigl (\vec v \times \vec B\bigr)=0</math>.
 
: Dies gilt auch für [[relativistisch]]e Teilchen. Tatsächlich jedoch emittieren die Teilchen wegen ihrer Ablenkung [[Bremsstrahlung]] und geben dadurch Energie ab.
Zeile 50:
:<math>\vec F = q_\text{cgs}\left(\vec E_\text{cgs} + \frac{\vec v}{c}\times \vec B_\text{cgs}\right),</math>
 
wobei die Größen <math>q_\text{cgs}</math> und <math>\vec B_\text{cgs}</math> sowie <math>\vec E_\text{cgs}</math> den entsprechenden SI-Größen weitgehend äquivalent sind, man sie also der Einfachheit halber meist ohne spezielle Indizes ebenfalls als <math>q</math> und <math>\vec B</math> sowie <math>\vec E</math> bezeichnet. Es gelten jedoch die [[Gaußsches Einheitensystem#TransformationsformelnKonversion von Größen zwischen Gauss-System und SI|Transformationsformeln]]:
 
:<math>q_\mathrm{cgs} = q_\mathrm{SI}/\sqrt{4\pi\varepsilon_0}</math>
Zeile 56:
:<math>\vec B_\mathrm{cgs}=\vec B_\mathrm{SI}\cdot c\cdot\sqrt{4\pi\varepsilon_0}=\vec B_\mathrm{SI}\cdot{\sqrt{\frac{4\pi}{\mu_0}}}</math>
 
mit der ''dimensionsbehafteten'' [[Dielektrizitätskonstante]]n im Vakuum <math>\varepsilon_0</math> (für die systematische Umrechnung von Größen in SI-Einheiten ins cgs-System und umgekehrt siehe den entsprechenden Abschnitt im Artikel über die [[CGS-Einheitensystem#FormulierungEntwicklung der Maxwell-GleichungenSysteme|Maxwellschen Gleichungen]]).
 
== Lorentzkraft auf bewegte Punktladungen ==
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Als bewegte [[Punktladung]]en werden kleine freie Ladungen wie etwa [[Elektron]]en, [[Proton]]en oder andere geladene [[Elementarteilchen]] sowie [[Alphastrahlung|Alphateilchen]] und andere [[Ion]]en betrachtet, die sich frei im Raum, z.&nbsp;B. im [[Vakuum]] oder in einer [[Salzlösung]], bewegen können.
 
Da die Richtung der Lorentzkraft vom Vorzeichen der Ladung <math>q</math> abhängt, werden entgegengesetzt geladene Punktladungen gleicher Bewegungsrichtung in entgegengesetzte Richtungen abgelenkt. Bewegen sich die entgegengesetzt geladenen Punktladungen dagegen außerdem (z.&nbsp;B. in einer Salzlösung, an die man eine elektrische Spannung gelegt hat) in entgegengesetzte Richtungen, ist die Richtung ihrer magnetischen Ablenkung wieder dieselbedie gleiche<ref>Vladimir Dyakonov: {{Webarchiv |url=http://www.physik.uni-wuerzburg.de/EP6/Vorlesung-SS07/VL_24_2007.pdf |text=''Einführung in die Physik II für Studierende der Naturwissenschaften und Zahnheilkunde, Sommersemester 2007.'' |wayback=20131219054158 |archiv-bot=}} Abschnitt ''Erinnerung: Rotierender Elektrolyt.'' (PDF; 317&nbsp;kB).</ref> (siehe nebenstehende Abbildungen).
 
Der Betrag der Lorentzkraft ergibt sich dabei aus
Zeile 164:
| archiv-datum=2013-12-19
| offline=1
| archiv-bot=2022-03-20 17:00:11 InternetArchiveBot
}}</ref>
 
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* [https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/kraft-auf-stromleiter-e-motor/grundwissen/lorentz-kraft Versuche und Aufgaben zur Lorentzkraft] ([[LEIFI]])
* [http://web.mit.edu/newsoffice/2012/needleless-injections-0524.html MIT-News-Artikel über Lorentzkraft-Injektor]
 
{{Normdaten|TYP=s|GND=4296739-9|LCCN=sh2005003580}}
 
[[Kategorie:Elektrodynamik]]