 Verfasst am: 04. Apr 2006 19:09 Titel: |
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Vielen Dank Markus, alles sehr anschaulich erklärt  |
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| Verfasst am: 04. Apr 2006 18:38 Titel: |
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| Hallo,
Ich halte deine Interpretation der Lorentzkraft als eine Kraft zwischen zwei Magnetfeldern nicht für falsch, aber für vielleicht ein bisschen unpraktisch, weil diese Vorstellung ein bisschen kompliziert ist, und weil man damit nicht so einfach rechnen kann. (Ich stelle mir die Lorentzkraft lieber direkt als eine Kraft eines Magnetfeldes auf senkrecht zum Magnetfeld bewegte Ladungen vor.) Aber man kann sie ebenfalls zum Erklären verwenden: In deinem Bild passiert folgendes, wenn ein Draht, der nicht stromdurchflossen ist, durch ein Magnetfeld bewegt wird: Im Draht sitzen frei bewegliche Elektronen. Wenn der Draht durch das Magnetfeld bewegt wird, dann fliegen also auch diese Elektronen durch das Magnetfeld. Das ist ein Elektronenstrom, der ein Magnetfeld bedeutet. (Die Atomrümpfe in dem Draht machen zwar ein gleich starkes entgegengesetztes Magnetfeld, aber sie sitzen fest im Draht. Also wechselwirken nur die Elektronen (durch ihr Elektronenstrom-Magnetfeld) mit dem äußeren Magnetfeld.) Also erfahren die Elektronen eine Lorentzkraft, sie bewegen sich, und es kommt zu einer Spannung, weil nun auf der einen Seite zu viele Elektronen sind und auf der anderen Seite zu wenig. Also zu einem Elektrischen Feld. (Dass das wiederum zu einem Magnetfeld führt, möchte ich nicht bestätigen, ich vermute, das verwirrt hier entweder nur, oder es war für einen anderen Zusammenhang gemeint.) ----------------------------------------------------------- Beim Halleffekt passiert eben dies: Die Elektronen werden durch die Lorentzkraft auf eine Seite des Plättchens (im Beispielbild nach oben) abgelenkt, so dass sich eine elektrische Spannung (die Hallspannung) zwischen oberer und unterer Seite des Plättchens ausbildet. (Die Elektronen sind dabei nicht nur in der Mitte des Plättchens oben, sondern überall im Plättchen gleichmäßig, da hat sich der Zeichner des Bildes etwas künstlerische Freiheit herausgenommen. Die Elektronen, die von der Lorentzkraft nach oben gelenkt wurden, bleiben also überall an der Decke.) Diese Hallspannung wird aber nur solange größer, bis das elektrische Feld, das sie im Plättchen erzeugt, die Elektronen genausostark nach unten drückt wie die Lorentzkraft sie nach oben ziehen möchte. (Das elektrische Feld übt also eine neue Kraft, nämlich die elektrische Feldkraft, auf die neu ankommenden Elektronen aus.) Dann ist also ein Gleichgewicht erreicht, und durch dieses Kräftegleichgewicht ist die Größe der Hallspannung bestimmt. Denn dann fliegen die neuen Elektronen einfach nur noch geradeaus. (Was du mit Bewegungskraft gemeint hast, ist einfach nur die Geschwindigkeit der Elektronen oder vielleicht die Trägheitskraft. Die brauchen wir hier aber nicht, um den Halleffekt zu verstehen.) ---------------------- Die Linke-Hand-Regel gilt für bewegte Elektronen. Die physikalische Stromrichtung ist die Bewegungsrichtung der Ladungsträger. Wenn der Strom, der fließt, aus Elektronen besteht (in Drähten ist das meistens der Fall), dann gilt also in diesen Fällen tatsächlich die Linke-Hand-Regel. |
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| Verfasst am: 04. Apr 2006 17:58 Titel: Fragen zur Elektromagnetischen Induktion und HALLeffekt |
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| Fragen zur Elektromagnetischen Induktion und HALLeffekt
Guten Abend Ich habe einige Fragen und hoffe, dass ihr mir ein wenig weiter helfen könnt
1.) Die LORENTZkraft ist ja eine Folge von zwei Magnetfeldern, welche sich überlappen. Das eine Magnetfeld ist z.B. das eines Hufeisenmagneten, das zweite ist das Magnetfeld eines stromdurchflossenen Leiters in diesem Hufeisenmagneten. Da sich beide Magnetfelder überlappen, wird das Magnetfeld auf einer Seite stärker und auf der anderen Seite schwächer, so dass eine Kraft, die LORENTZkraft, entsteht. Nun meine Frage: Ich habe gelesen, dass wenn man einen Leiter in einem Hufeisenmagneten bewegt der nicht stromdurchflossen ist, eine Spannung aufgrund der LORENTZkraft entsteht, daraus ein E-Feld und daraus wiederrum ein Magnetfeld. Jetzt frage ich mich, wenn meine "Definition" der LORENTZkraft von oben stimmt, warum die LORENTZkraft überhaupt auftritt. Denn am Anfang habe ich doch nur das Magnetfeld des Hufeisenmagneten, somit keine Überlappung von zwei Magnetfeldern und somit auch keine LORENTZkraft... Oder doch? 
2) Warum gehen die Elektronen beim HALLeffekt am Ende der Hallsonde wieder hoch. Hier erst mal ein Bild zur Verdeutlichung: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/01/Hall_effect.png Die Elektronen treten in die Hallsonde ein. Dabei wirken zwei Kräfte, die Bewegungskraft und die LORENTZkraft, auf die Elektronen => Elektronen gehen nach oben (bei passender Stromrichtung/Magnetfeld (wie in Bild a)). Und warum bleiben die Elektronen jetzt nur in der Mitte an der "Decke" der Hallsonde und gehen danach wieder runter? 3.) Rechte-Hand-Regel = für technische Stromrichtung und Linke-Hand-Regel = für physikalische Stromrichtung? Gruß, Lehrling |
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