Die Lorentzkraft (Linke-Hand-Regel) Ausführliche Erklärung  [Physik]
Denkbar
https://www.youtube.com/watch?v=fBzDXxwACJE

Transkript (automatisch erstellt)

0:00 ich begrüße euch zu einem neuen Video heute möchte ich euch die Loren Kraft erklären und no eine Idee geben was denn die Ursache dieser Kraft ist und dafür
0:08 müssen wir etwas in die Relativitätstheorie eintauchen aber es wird ganz einfach versprochen die lenskraft ist die die Kraft die eine
0:15 bewegte Ladung in einem magnetischen oder elektrischen Feld erfährt dazu sollte man wissen dass in der Physik die elektrischen und magnetischen Felder ja
0:22 sozusagen verheiratet sind die können nur schwer ohneinander existieren benannt ist die lorenzkraft nach Henrik Anton Lorenz einem niederländischen
0:30 Mathematiker und Physiker der von 1853 bis 1928 gelebt hat und wie verhält sich denn jetzt eine bewegte Ladung in einem magnetischen Feld dafür benötigen
0:41 wir mal einen Magneten und ich nehme mir hierfür einen guten alten Hufeisenmagnet den können wir uns folgendermaßen vorstellen in dieser Art
0:51 sollte auch noch dreidimensional sein denn unsere Ladung soll sich gleich im Raum
0:57 bewegen so dann wird der auch noch schnell angepinselt die obere Seite soll der magnetische Nordpol werden also in rot
1:07 kann man sich sehr schön merken Nord und rot beides ein O und unten grün und Südpol beides ein ü wunderbar dann brauchen wir noch die Magnetfeldlinien
1:19 die zeigen von Norden nach Süden auch sehr schön zu merken wenn wir uns vorstellen der Nordpol oben auf der Erde der Südpol unten auf der Erde und wenn
1:30 es was runterfällt fällt natürlich auch von Norden nach Süden ist ja bisschen eine quatschregel aber kann man sich schön merken so dann brauchen wir noch
1:36 eine elektrische Ladung ich nehme hier mal eine negative Ladung und diese negative Ladung soll sich jetzt von vorn nach hinten in diesem Magneten bewegen
1:45 also in die Zeichenebene wandert jetzt unsere elektrische Ladung hinein und die Frage ist jetzt ja wie bewegt sie sich selsamerweise bewegt sie sich nicht
1:55 einfach nach hinten wenn wir sie anstoßen sondern sie wird nach vorne abgelenkt was heißt nach vorne in dem Fall nach rechts aus
2:01 dem Magneten sozusagen heraus ja und hierfür ist die Ursache die lorenkraft ganz einfach wenn wir uns das weiteren noch das so vorstellen noch
2:14 mal einen neuen hufeisenmneten also auch wieder oben Nordpol und unten der magnetische Südpol und eine leiterschlaufe hier rein maachen dann
2:23 ist es vielleicht etwas anschaulicher so da schließen wir jetzt einen Strom an und jetzt bewegt sich auch die Ladung hier durch und dann
2:33 wird die leiterschlaufe nach vorne abgelenkt und ursache hierfür ist die lorenkraft wie kann man sich das ganze jetzt erklären wir können zum einen
2:44 unsere einfache linke handregel benutzen die Linke handregel werde ich euch gleich mal zeigen die kann man sich sehr gut auch wieder sehr gut merken da
2:50 gibt's immer so viele schöne merkregeln hier bei dieser Geschichte schnappen wir mal unseren unser linkes patscherchen der Daumen soll nach oben gehen der
2:59 Daumen der spielt später die oder soll die Richtung des stromens unserer bewegten Ladung sein dann unser Zeigefinger der zeigt nach vorne hier so
3:06 im 90° Winkel das ist die Richtung des Magnetfeldes und dann unser Mittelfinger der gibt die Richtung des der lorenzkraft an die beiden anderen Finger
3:18 die machen erstmal gar nichts das heißt also hier nach oben Richtung des Stromes da muss man aufpassen es geht um die Richtung des physikalischen Stroms das
3:27 ist immer die Richtung der negativen Ladung also der elektron bei der technischen Stromrichtung das ist umgekehrt da betrachtet man sozusagen
3:33 die Bewegung der Löcher oder der positiven Ladung wird auch manchmal so formuliert obwohl es ein bisschen kritisch ist und da muss man aufpassen
3:42 also für die Stromrichtung für die physikalische benutzt man die linke Hand und für die technische die rechte Hand funktioniert aber prinzipiell gleich
3:48 dann haben wir das Magnetfeld das der Zeigefinger repräsentiert und der Mittelfinger das wird die Loren Kraft kann man sich sehr schön merken mit FBI
3:58 weil es sieht ja auch so ein bisschen aus wie so ein Pistolengriff und hier haben wir f lorenzkraft B Magnetfeld und i die Stromrichtung zeichnen wir das mal
4:07 noch etwas schöner mit schönen Pfeilen also hier nach oben das ist die Stromrichtung dann das Magnetfeld zeigt hier in diese Richtung
4:18 und die lorenkraft geht jetzt hier rechts weg und alles schön im rechten Winkel aufeinander so damit haben wir das schon
4:27 mal soweit geklärt vielleicht noch die Formel für die lorenkraft die lorenkraft setzt sich zusammen aus der Ladung der Geschwindigkeit unseres bewegten
4:37 Teilchens und dem Magnetfeld und wenn wir das ganze vektoriell wollen dann setzen wir natürlich hier noch überall Pfeile drauf so die Anwendung der
4:45 lorenzkraft z.B find man das im Elektromotor der Elektromotor wandelt Strom in mechanische Bewegung um da muss ein bisschen aufpassen weil Strom könnte
4:54 man schon eigentlich auch als mechanische Bewegung bezeichnen deswegen ist es etwas kritisch formuliert aber wir können trotzdem mal so stehen lassen
5:00 ein Elektromotor wandelt Strom in eine mechanische Bewegung um und die Umkehrung davon wäre das ein Dynamo eine mechanische Bewegung in Strom umwandelt
5:09 so kann man Strom erzeugen aber jetzt zu der ganz spannenden Frage was ist eigentlich die Ursache dieser Kraft habe ich ja gesagt brauchen wir etwas
5:16 Relativitätstheorie dafür keine Formel sondern wirklich nur eine Anschauung und eine Kleinigkeit betrachten wir jetzt zunächst mal einen Leiter und dieser
5:25 Leiter besteht aus positiven und aus negativen elektrischen Ladung also diese roten Knubbel hier soll jetzt die positiven Ladung sein wir können Sie
5:36 auch mal Protonen nennen und dann brauchen wir noch ein paar negative Ladung die sitzen hier die Elektronen und alles ruht und es bewegt sich
5:44 überhaupt nicht nach außen hin ist dieser Leiter jetzt komplett neutral dann setzen wir noch ein lustiges Elektron hier nach außen das ist erstmal
5:52 ganz einsam ist ein Biss traurig beobachtet alles passiert aber erstmal nichts so und nun bewegen wir mal nur die negativen Ladung also diese
6:01 negativen Ladung bewegen wir jetzt mal hier nach hinten diese Richtung und mit der gleichen Geschwindigkeit bewegen wir jetzt auch dieses negativ geladene
6:10 Teilchen also alle bewegen sich gleichmäßig in diese Richtung also auch dieses Teilchen gleichmäßig in diese Richtung nur die positiven Ladung die
6:19 hängen da einfach nur so rum und machen gar nichts wenn wir das jetzt beobachten dann können wir das einmal so erklären weil jetzt muss ja irgendwas mit diesem
6:27 Teilchen passieren wenn sich diese Elektronen hier alle bewegen dann bildet sich ein Magnetfeld habe schon mal gesagt elektrische und magnetische
6:35 Felder sind verheiratet in der Physik wir haben also jetzt hier so ein auch in der richtigen Farbe so ein Magnetfeld hier außenrum das geht dann
6:44 in diese Richtung und wenn wir jetzt das Magnetfeld beobachten das auf dieses Teilchen wirkt dann zeigt das erstmal an
6:51 dieser Stelle nach oben also an dieser Stelle sehen wir ja auch geht das Magnetfeld nach oben also wenn das immer weiter hier noch nach
6:58 außen strahlt dann ist an dieser Stelle das Magnetfeld geht es nach oben jetzt können wir unsere linke Hand mal benutzen können
7:06 das mal versuchen müssen wir jetzt etwas alles unsere Finger verdrehen also nach vorne geht also in die Zeichenebene ein unser Daumen nach oben zeigt der
7:15 Zeigefinger und dann die lorenkraft wirkt hier rein also wir unser Teilchen wird angezogen zu den anderen Elektronen das können wir alles
7:24 wunderbar erklären so mit der lorenzraft aber die Frage ist jetzt was passiert wenn wir uns auf ein Elektron draufstellen so und alles aus der Sicht
7:34 des Elektrons beobachten und dann sehen wir wenn wir hier rüber schauen nämlich diese Elektronen bewegen sich ja mit der gleichen Geschwindigkeit wie wir und es
7:41 ist so das gleiche Phänomen wie in einem Zug da können wir auch manchmal nicht erkennen welch der Zug sich jetzt bewegt ist das unser Zug in dem wir sitzen oder
7:47 der Zug gegenüber und wir würden jetzt sagen die Protonen bewegen sich also die positiven Ladungen bewegen sich und nicht die Elektronen und dann wird es
7:55 jetzt schwer dass über diese einfache Idee mit dem magnetischen elektrischen Feld zu erklären dann nimmt man die Relativitätstheorie Z Hilfe und man sagt
8:05 okay wir beobachten also die Protonen die an uns vorbeirasen und die Relativitätstheorie sagt aus dass alles was sich im relativ
8:14 zu uns bewegt da verringert sich die Länge es findet eine sogenannte Längenkontraktion statt und das heißt die Abstände dieser einzelnen Protonen
8:22 wird aus unserer Sicht geringer und ich habe am Anfang erwähnt es handelt sich um einen neutralen Leiter das heißt die Elektronen und die protonendichte also
8:30 die Anzahl der positiven negativen Ladung ist gleich aber wenn wir uns jetzt bewegen mit den Elektronen dann sieht es für uns so aus als ob auf einem
8:37 in einem Volumen mehr positive Ladungen sind als negative weil einfach nur von den positiven Ladung aufgrund von der Relativitätstheorie das alles etwas
8:46 zusammenrückt und das heißt wir erfahren eine Anziehungskraft aufgrund der positiven Ladung weil es für uns so wirkt als wären da mehr positive Ladung
8:55 weil sie zusammenrücken und das ist so die Erklärung die man verwenden kann auch für die lorinkraft es ist dann also ein elektrostatisches Phänomen denn es
9:04 beruht einfach nur auf der Anziehung von positiven und negativen Teilchen also ich finde es absolut faszinierend wenn ihr es auch so faszinierend fandet wie
9:12 ich dann gibt dem Video doch bitte einen Daumen nach oben abonniert den Kanal für noch mehr physikalische Phänomene und macht's gut bis bald und ciao