- Horizontalkomponente nach Norden, linke-Hand-Regel ergibt Kraft nach unten.
- F = B*I*s = 0,000019T * 100A * 100m = 0,19 N
- linke-Hand-Regel ergibt Kraft nach Süden mit F = B*I*s = 0,63 N
Beide Komponenten kann man mit Pythagoras addieren und erhält eine Gesamtkraft von 0,7 N
2 - Schwebender Draht
- Gewichtskraft und Lorentzkraft im Gleichgewicht
m*g = B*I*s umstellen nach B
B = m*g/(I*s) = 0,49 N /(30 A * 1 m) = 0,016 T = 16 mT
was nicht so viel ist, ein einigermaßen kräftiger Hufeisenmagnet hat das zwischen seinen Armen.
3 - alpha-Teilchen
- F = q*v*B
v berechnen aus 1/2 m v² = q U_A zu v = Wurzel(2 q U_A/m) = 4391 m/s
ergibt F = 1,69*10^-16 N - Die Kraft muss ausgeglichen werde durch die elektrische Kraft
F = q*E = q*U/d.
Die Spannung muss also den Betrag haben:
U = F*d/q = 6,3 V
4 - Hall-Sonde
- Hall-Konstante aus umgestellter Gleichung
R = U*d/(I*B) = -0,0206V*0,00100m/(0,030A*0,106T) = -0,00648 m³/C
(das ist die Einheit der Hall-Konstante, das Inverse einer Ladungsdichte. Ihr könnt es auch nachprüfen, indem ihr z.B. bei Spannung V=J/C und so weiter einsetzt und dann alles rauskürzt) - n = 1/(e*R) = 9.65*10^20 m^-3
Das heißt so viele (oder wenig) frei bewegliche Elektronen pro Kubikmeter Material. - Vergleich mit der Atomdichte
rho = n*m also Massendichte ist Teilchendichte mal Masse pro Teilchen
n = rho/m = 5330kg/m³ / (1.206*10^-25 kg) = 4,42*10^28 m^-3
also viel, viel, viel mehr Atome als freie Elektronen
Das Verhältnis ist 4,58*10^6, es kommt also nur ein bewegliches Elektron auf fast 5 Millionen Atome. Das ist sehr wenig, weshalb die Elektronen ganz schön schnell sich bewegen müssen, also fast 5 Millionen mal schneller als in einem Metall, wo typischerweise jedes Atom ein Leitungselektron liefert. Daher ist dort auch die Lorentzkraft auf die Elektronen recht groß und die Hall-Spannung ganz gut messbar.
5 - Spule mit Magnetfeld
- B = my*N/l*I umgestellt zu
my = B*l/(I*N) = 0,000840T*0,70m/(1,5A*300) = 1,3*10^-6 Tm/A
