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?
