Lösung L-0011

a) Die Lorenzkraft beträgt: F_L=I s B = 2A 0,12m 0,32T = 0,0768 N
Dies entspricht einer Massendifferenz von m = F/g = 7,83 g

b) Neben der horizontal wirkenden Lorenzkraft von 0,0768N wirkt auch die Gewichtskraft von F_g=m g = 0,04kg 9,81 m/s² = 0,3924 N.
Da beide Kräfte senkrecht aufeinander stehen, können wir ansetzen:
tan(α) = 0,0768N/0,3924N => α = 11,3°

a) Der Vektor für die Stromlänge lautet:
$I\overrightarrow{s}=\mathrm{300A}\left(\mathrm{2km},\mathrm{3km},0\right)$
Der Vektor für das magnetische Feld lautet:
$\overrightarrow{B}=\left(\mathrm{32mT},0,\mathrm{5,7mT}\right)$
b) Damit ist der Vektor der Lorentzkraft:
$\overrightarrow{F_L}=\overrightarrow{\mathrm{I\Delta s}}\otimes \overrightarrow{B}$= (17,1;-11,4;-96) mN
Der Betrag dieser Kraft ist:
F_L=Wurzel(F_x² + F_y² + F_z²) = 98,2 mN
Die grobe Richtung ist: rechts-hinten-unten

c) jeder Leiter erzeugt ein zusätzliches Magnetfeld:
B = μ₀ I/2πr = 20μN
Da jede Leitung die gleiche Kraft auf die andere ausübt beträgt die Gesamtkraft 40μN.

a) Die Lorenzkraft auf ein einzelnes Elektron ist:
F_L=0, da B und v parallel sind. F_L= e 0,3c 0,0025T = 0,036 pN in Punkt B
F_L= e 0,3c 0,0025T sin(45°)= 0,0025 pN in Punkt C

b) Das Magnetfeld lenkt die auf die Erde treffenden Teilchen seitlich ab. Dadurch gelangen sie nicht mehr zur Erdoberfläche und können keinen Schaden (Krebs etc.) anrichten.