Überlegung Bewegung eines Leiters durch ein
Magnetfeld
Ein gerader Leiter der Länge 25cm werde mit einer Geschwindigkeit von
4m/s durch ein homogenes Magnetfeld der Stärke 120 mT bewegt. Die
Ausrichtung des Leiters, seine Geschwindigkeit und die Richtung des
Magnetfeldes stehen jeweils senkrecht aufeinander.
a) Betrachten Sie die im Leiter befindlichen Elektronen. In welche
Richtung wirkt eine Lorentzkraft? Beachten Sie die negative Ladung der
Elektronen.
b) Beschreiben Sie, was mit dem Leiter durch die Bewegung passiert.
c) Berechnen Sie den Betrag der Lorenz-Kraft auf ein Elektron.
Bestimmen Sie weiterhin die Beschleunigung und die Zeit, die ein
Elektron maximal zur durchquerung des Leiters braucht.
d) Begründen Sie, warum nach einer bestimmten Zeit keine weitere
Ladungsverschiebung mehr stattfindet. Berechnen Sie die Grenzspannung
für diese Situation.
e) Was geschieht bei einer schnelleren Bewegung, einem längeren Leiter
und bei einem stärkeren Magnetfeld?
f) Zeigen Sie, dass gilt: Uind = B dA/dt
g) Im Augenblick der Ladungsverschiebung fließt ein Strom. Welche
Auswirkung hat dies auf die Bewegung des Leiters?
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