Die Lorentzkraft Die Lorentzkraft

Die Lorentzkraft
Physik–Sp
1) Ein gerader Draht von 0, 5 m Länge verläuft lotrecht und wird von einem Strom von 6 A von
unten nach oben durchflossen. Er ist von einem Magnetfeld der Stärke 70 µT umgeben, das
horizontal nach Norden gerichtet ist. Geben Sie den Betrag und die Richtung der Lorentzkraft
an.
2) Die Horizontalkomponente der Feldstärke B des magnetischen Erdfeldes beträgt ungefähr
BH = 19 µT. Berechnen Sie die Kraft auf eine in Ost-West-Richtung verlaufende Freileitung
(I = 100 A, Abstand zwischen den Masten a = 150 m).
3) Ein waagerechter Draht von 15 cm Länge wird von einem Strom von 5 A durchflossen. Geben
Sie Betrag und Richtung eines Magnetfeldes an, das den Draht mit der Masse 4 g gerade in der
Schwebe hält.
4) Mit welcher Kraft wirkt ein homogenes Magnetfeld auf einen stromdurchflossenen Draht, der
parallel zu den Feldlinien liegt?
5) Ein von einem Strom I = 4 A durchflossener Leiter der Länge l = 5 cm erfährt in einem
homogenen Magnetfeld der Feldstärke B = 0, 3 T die Kraft F = 0, 04 N. Welchen Winkel
bildet der Leiter mit den magnetischen Feldlinien?
6) In einem horizontalen Magnetfeld der Stärke B = 0, 2 T befindet sich unter einem Winkel von
30 ◦ ein ebenfalls horizontal verlaufender Draht von 75 cm Länge, der von einem Strom von
10 A durchflossen wird. Geben Sie den Betrag der auf ihn wirkenden Lorentzkraft an.
Die Lorentzkraft
Physik–Sp
1) Ein gerader Draht von 0, 5 m Länge verläuft lotrecht und wird von einem Strom von 6 A von
unten nach oben durchflossen. Er ist von einem Magnetfeld der Stärke 70 µT umgeben, das
horizontal nach Norden gerichtet ist. Geben Sie den Betrag und die Richtung der Lorentzkraft
an.
2) Die Horizontalkomponente der Feldstärke B des magnetischen Erdfeldes beträgt ungefähr
BH = 19 µT. Berechnen Sie die Kraft auf eine in Ost-West-Richtung verlaufende Freileitung
(I = 100 A, Abstand zwischen den Masten a = 150 m).
3) Ein waagerechter Draht von 15 cm Länge wird von einem Strom von 5 A durchflossen. Geben
Sie Betrag und Richtung eines Magnetfeldes an, das den Draht mit der Masse 4 g gerade in der
Schwebe hält.
4) Mit welcher Kraft wirkt ein homogenes Magnetfeld auf einen stromdurchflossenen Draht, der
parallel zu den Feldlinien liegt?
5) Ein von einem Strom I = 4 A durchflossener Leiter der Länge l = 5 cm erfährt in einem
homogenen Magnetfeld der Feldstärke B = 0, 3 T die Kraft F = 0, 04 N. Welchen Winkel
bildet der Leiter mit den magnetischen Feldlinien?
6) In einem horizontalen Magnetfeld der Stärke B = 0, 2 T befindet sich unter einem Winkel von
30 ◦ ein ebenfalls horizontal verlaufender Draht von 75 cm Länge, der von einem Strom von
10 A durchflossen wird. Geben Sie den Betrag der auf ihn wirkenden Lorentzkraft an.
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Die Lorentzkraft
Physik–Sp
Lösungen
1) I ⊥ B
⇒
FL = B I l = 2, 1 · 10−4 N = 0, 21 mN
Die Kraft ist nach Osten gerichtet.
2) I ⊥ BH
FL = BH I a = 0, 29 N
−
→
Da die Horizontalkomponente von B betrachtet wurde, ist FL die Kraft in vertikaler Richtung. Die Kraft ist wesentlich kleiner als
das Gewicht der Leitung.
3) B =
⇒
F
mg
=
= 5, 2 · 10−2 T
Il
Il
−
→
B ist horizontal, senkrecht zum Draht gerichtet.
4) F = 0, da α = 0 ◦ .
5) FL = B I l sin α
⇒
sin α =
FL
= 0, 6
BIl
⇒
α = 41, 8 ◦
6) FL = B I l sin α = 0, 75 N
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