Die folgende Animation veranschaulicht das Prinzip der elektromagnetischen Kraftwirkung. Die Animation zeigt einen Versuchsaufbau, bei dem ein stromdurchflossener Leiter einem äußeren Magnetfeld ausgesetzt ist. Das Lorentzkraftgesetz sagt voraus, dass eine Kraft auf den Leiter wirkt. Diese Kraft macht sich in der Animation dadurch bemerkbar, dass der Leiter zur Seite ausgelenkt wird.
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Beschreibung der Animation
Die Auslenkung des Materials ist durch die Lorentzkraft erklärbar. Die Lorentzkraft ist die Kraft, die auf ein bewegtes Elektron in einem Magnetfeld wirkt.
\[ F = q \cdot v \cdot B \cdot \sin(\theta) \]
q: Ladung des Elektrons
v: Geschwindigkeit des Elektrons
B: Stärke des Magnetfeldes,
θ: Winkel zwischen der Bewegungsrichtung des Elektrons und der Richtung des Magnetfelds.
Übertragen auf die in der Animation dargestellte Szenerie lässt sich die Lorentzkraft wie folgt berechnen:
\[ F = B \cdot I \cdot L \cdot \sin(\theta) \]
B: Stärke des Magnetfeldes,
I: Stromstärke im Leiter,
L: Länge des Leiters im Magnetfeld
θ: Winkel zwischen Stromrichtung und Magnetfeld.
Über einen virtuellen Regler können die Intensität und die Richtung des Stroms eingestellt werden. Die magnetische Kraftwirkung und die Auslenkung des Leiters passen sich entsprechend an.
In der zweidimensionalen Ansicht ist auch das resultierende Magnetfeld darstellbar, das aus der Verschmelzung des statischen und des dynamischen Magnetfelds entsteht.
Hinweis: Die Animation berücksichtigt den Unterschied zwischen technischer und physikalischer Stromrichtung. Elektronen, angedeutet durch blaue Kügelchen, zeigen die physikalische Stromrichtung an.
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Überblick und Download
| Titel | Elektromagnetische Kraftwirkung |
| Zielgruppe | Lehrer/innen und Vortragende |
| Plattformen | Microsoft® Windows® Apple® Macintosh® (versionsabhängig) |
| Features | Vollbildmodus verlustfreie Vergrößerung Großbildschirme und Leinwände unterstützt |
| Lizenz | Freeware |
| Download | Kontakt |
Mitwirkende
C. Hein, S. Rikowski
Quellangaben
- 3D-Engine für 3D-Modell: Papervision3D 2.0
- 3D-Rotationen: Algorithmus übernommen von Federico Calvo (http://blog.federicocalvo.com/2009/03/papervision-3d-sphere-globla-axis.html)
- Gekrümmte Feldlinien: Klasse Bezier3D von Aleksandar Mancic
- Autorenwerkzeug (Steuerungselemente mitgeliefert): Adobe Animate
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