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Entstehung der Lorentzkraft
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Annabon
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Anmeldungsdatum: 29.08.2005
Beiträge: 15
Wohnort: bei München

BeitragVerfasst am: 14 Feb 2006 - 15:11:03    Titel: Entstehung der Lorentzkraft

Hallo!
Wir haben in der Schule die Entstehung der Lorentzkraft folgendermaßen erklärt bekommen:
Man betrachtet ein frei fliegendes Elektron, dass sich parallel zu einem stromdurchflossenen Leiter bewegt. Dabei fließen die "Stromelektronen" im Leiter in die gleiche Richtung wie das freie Elektron.

Im Versuch haben wir festgestellt, dass das Elektron vom Leiter angezogen wird.
Die Lorentzkraft mit F=q*v*B haben wir schon kennengelernt und konnten uns das Ergebnis des Experiments problemlos erklären (Der Strom im Leiter verursacht ein Magnetfeld um den Leiter herum --> Elektron wird abgelenkt).
Ich hab hier mal einen Teil meines Hefteintrags hochgeladen.

Nun haben wir aber folgendes überlegt:

Man denkt sich in das freie Elektron hinein und schaut sich an, wie das freie Elektron die Umgebung wahrnimmt: man stellt nun fest, dass die positiven Ladungen im Leiter (bezogen auf das freie Elektron) eine größere Geschwindigkeit haben als die negativen Ladungen. Denn das freie Elektron fliegt den positiven Ladungen entgegen, die negativen Ladungen haben aber die gleiche Richtung wie das freie Elektron.
Da nun die positiven Ladungen schneller sind als die negativen sieht das Elektron in gleichen Zeitabständen auch mehr positive Ladungen als negative. Dadurch erscheint der Leiter, vom Elektron aus betrachtet, positiv geladen. --> Das Elektron wird auf Grund der Coulombschen Kraft zum Leiter hin angezogen.
Hier der zweite Teil meines Hefteintrags.
Somit ist die Lorentzkraft nichts anderes als die Coulombsche Anziehungskraft.

Aber was ich nicht verstehe (und mein Lehrer übrigens auch nicht!), ist folgendes:
Wenn das freie Elektron sich nicht bewegt, also seine Geschwindigkeit v=0 ist, dann würde das Elektron nach F=q*v*B keine Lorentzkraft erfahren.
Das steht aber im Widerspruch zu unserer Überlegung, wenn man sich in das Elektron hineinversetzt. Denn dann müsste der Leiter auf das Elektron negativ geladen erschienen (die positiven Ladungen sind in Ruhe (wie auch das freie Elektron), die negativen Ladungen bewegen sich im Leiter --> das Elektron sieht pro Zeiteinheit mehr negative als positive Ladungen). Daraus folgt nun, dass das ruhende Elektron vom Leiter abgestoßen werden müsste.

Unsere Überlegung steht also im Widerspruch zur Formel F=q*v*B.

Wo ist der Denkfehler? Hat jemand eine Idee?
Toron
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Anmeldungsdatum: 08.01.2011
Beiträge: 1

BeitragVerfasst am: 08 Jan 2011 - 02:20:39    Titel:

Du musst das so sehen:

An sich gelten die magnet. Gesetze nur im Bezug auf fließende Ladungen, d.h. die Ladung im Draht MUSS fließen, dass F=qvB überhaupt gilt.

Was deine Überlegung angeht, so hoffe ich, dass ich die Frage überhaupt richtig verstanden habe aber stell es dir (so wie ich es tue^^)so vor:

Die dotierung im magnetelderzeugenden Leiter, d.h. fließende Elektronen mit positiv geladenen "Löchern", die du hier als positive Ladung bezeichnest, wirkt ,wie du richtig beschrieben hast, als quasi Gegenverkehr (nur was die Anziehung angeht versteht sich^^).

Steht dein Elektron im NICHT-magnetfelderzeugenden Leiter, so erfähr es in gleichen Intervallen einerseits Abstoßung wie auch Anziehung und somit gleicht sich das Ganze aus.
Somit wäre auch erklärt, wieso der ganze Quark nur mit fließender Ladung funktioniert Wink

PS: ich geben keine Garantie auf meine Antwort, da ich keine schriftliche Belege habe, sondern nur eigene Überlegungen präsentiere Wink.
Hausmann
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Anmeldungsdatum: 22.08.2009
Beiträge: 2959

BeitragVerfasst am: 08 Jan 2011 - 02:46:16    Titel:

Halte persönlich von solchen anschaulichen Deutungen wenig. Es gibt gewisse Spielregeln und die kann man zur Kenntnis nehmen. Punkt.
Trotzdem eine Anmerkung: Hier wurde mehrfach das verwendete Koordinatensystem gewechselt. Dadurch ändern sich auch die betreffenden Felder. Wenn man an einer (vorher als ruhend angesehenen) Ladung vorbei reist, "entsteht" dadurch ein Magnetfeld, wo sonst keins ist (ruhende -> bewegte Ladung). Also ist Vorsicht angesagt.
LORENTZ wird übrigens oft als [;\vec{F}=q\left(\vec{E}+\vec{v}\times \vec{B}\right);] verstanden.
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