Magnetfeld und Lorentzkraft
Wo treten bei einem Stabmagneten die Feldlinien aus?
Erklärung: Die magnetischen Feldlinien treten per Konvention am Nordpol aus dem Magneten aus und am Südpol wieder ein.
Magnetische Feldlinien sind geschlossene Linien, die keinen Anfang und kein Ende haben.
Erklärung: Richtig. Im Gegensatz zu elektrischen Feldlinien sind magnetische Feldlinien immer geschlossen — auch innerhalb des Magneten verlaufen sie vom Süd- zum Nordpol.
Die Rechte-Faust-Regel besagt: Zeigen die Finger der rechten Hand in Richtung des Stroms (in einer Spule), dann zeigt der ___ in Richtung des Nordpols.
Erklärung: Umfasst man eine Spule mit der rechten Hand, sodass die Finger in technische Stromrichtung zeigen, weist der Daumen zum Nordpol.
Welche Regel wird verwendet, um die Richtung der Lorentzkraft auf einen stromdurchflossenen Leiter im Magnetfeld zu bestimmen?
Erklärung: Die Drei-Finger-Regel der rechten Hand: Daumen → Stromrichtung (technisch), Zeigefinger → Magnetfeldrichtung, Mittelfinger → Kraftrichtung.
Die Kraft auf einen stromdurchflossenen Leiter im Magnetfeld steht senkrecht sowohl zur Stromrichtung als auch zur Magnetfeldrichtung.
Erklärung: Richtig. Die Lorentzkraft steht senkrecht auf der Ebene, die von Strom- und Magnetfeldrichtung aufgespannt wird.
Was zeigt das Feldlinienbild einer stromdurchflossenen Spule?
Erklärung: Eine stromdurchflossene Spule erzeugt ein Magnetfeld, dessen Feldlinienbild dem eines Stabmagneten gleicht — mit Nord- und Südpol.
Das Erdmagnetfeld hat seinen magnetischen ___ in der Nähe des geographischen Nordpols.
Erklärung: Der geographische Nordpol liegt in der Nähe des magnetischen Südpols der Erde. Deshalb zeigt der Nordpol einer Kompassnadel dorthin (ungleiche Pole ziehen sich an).
FlieĂźt kein Strom durch einen Leiter, wirkt trotzdem eine Lorentzkraft im Magnetfeld.
Erklärung: Falsch. Die Lorentzkraft wirkt auf bewegte Ladungen. Ohne Strom (keine Ladungsbewegung) gibt es keine Kraft.
Wie kann man die Lorentzkraft auf einen Leiter im Magnetfeld vergrößern?
Erklärung: Die Kraft F = B·I·l steigt mit der Stromstärke I, der magnetischen Feldstärke B und der Leiterlänge l.
Ein 0,2 m langer Leiter führt einen Strom von 5 A senkrecht durch ein Magnetfeld mit B = 0,3 T. Berechne die Kraft F in Newton. (F = B·I·l)
Erklärung: F = B·I·l = 0,3 · 5 · 0,2 = 0,3 N.
In welche Richtung verläuft das Magnetfeld im Inneren einer Spule?
Erklärung: Im Inneren einer langen Spule ist das Magnetfeld näherungsweise homogen und verläuft parallel zur Spulenachse.
Ein Feld, dessen Feldlinien parallel und in gleichen Abständen verlaufen, nennt man ___.
Erklärung: Ein homogenes Feld hat überall die gleiche Stärke und Richtung. Die Feldlinien sind parallel und gleichmäßig verteilt.
Wenn man die Stromrichtung in einem Leiter umkehrt, ändert sich die Richtung der Lorentzkraft.
Erklärung: Richtig. Die Lorentzkraft hängt von der Stromrichtung ab. Kehrt man den Strom um, kehrt sich auch die Kraftrichtung um.
Wo ist ein magnetisches Feld am stärksten?
Erklärung: Die Dichte der Feldlinien repräsentiert die Stärke des Magnetfeldes. Dichtere Feldlinien bedeuten ein stärkeres Feld.
Ein Leiter (l = 0,5 m, I = 3 A) befindet sich in einem Magnetfeld mit B = 0,1 T. Strom und Feld stehen senkrecht zueinander. Wie groĂź ist die Lorentzkraft in mN?
Erklärung: F = B·I·l = 0,1 · 3 · 0,5 = 0,15 N = 150 mN.
Was passiert, wenn ein stromdurchflossener Leiter parallel zu den magnetischen Feldlinien verläuft?
Erklärung: Die Lorentzkraft ist proportional zu sin(α) zwischen Strom- und Feldrichtung. Bei paralleler Ausrichtung (α = 0°) ist F = 0.