natuurkunde

De lorentzkracht op een stroomdraad - richting

Deze applet toont hoe je de richting van de lorentzkracht op een stroomdraad bepaalt uit de richting van de stroom en de richting van het externe magnetische veld.

Applet: Walter Fendt
www.walter-fendt.de

---

Het magnetische veld

Een magneet trekt voorwerpen van ijzer, nikkel of kobalt aan. Voor die krachtwerking is geen contact met de voorwerpen nodig. Andere magneten kan hij niet alleen aantrekken maar ook afstoten. Ook daar is geen contact voor nodig. Kennelijk heeft een magneet een 'invloedssfeer' om zich heen, een onzichtbaar gebied waarin hij kracht kan uitoefenen. Je noemt zo'n gebied een magnetisch veld.
Magnetische velden breiden zich uit met de lichtsnelheid, in principe tot oneindig ver. Hoe groter de afstand tot de magneet, hoe zwakker het veld, tot de krachtwerking zó klein is dat het veld niet meer meetbaar is.

Oorzaak van magnetisme

Magnetische velden worden veroorzaakt door bewegende geladen deeltjes.

• In een permanente magneet (vaak staaf-, hoefijzer- of ringvormig) zijn dat bewegende elektronen rondom atoomkernen.
• Rondom een stroomvoerende draad, al of niet gewikkeld tot een spoel, zijn dat stromende geleidingselektronen.
• Ook een vrij bewegend, geladen deeltje heeft een magnetisch veld om zich heen.

Wisselwerking - de lorentzkracht

Een stroomvoerende draad heeft een magnetisch veld om zich heen. Plaats je de draad in een ander, extern magnetisch veld, dan ontstaat er tussen de twee velden een wisselwerking.
De wisselwerkingskracht tussen twee magnetische velden heet de lorentzkracht F_L (ook wel: de elektromagnetische kracht).

Grootte

De grootte van de lorentzkracht van een extern magnetisch veld op een stroomdraad bereken je met de formule:

Hierin is...
B: de magnetische inductie van het externe veld (in Tesla),
I: de stroomsterkte in de draad (in ampère),
L: de lengte van het stuk stroomdraad in het veld (in meter).

Richting - de kurkentrekkerregel

De lorentzkracht staat altijd loodrecht op de richting van B en de richting van I. Hoe de richting van de lorentzkracht precies afhangt van de richtingen van B en I kun je onthouden met de kurkentrekkerregel.

De applet

Je ziet een stroomdraad in het externe magnetische veld van een U-vormige magneet.
De applet demonstreert de kurkentrekkerregel, dus hoe de richtingen samenhangen van:

• de elektrische stroom door de draad,
• het externe magnetisch veld en
• de lorentzkracht.

Je kunt de stroomrichting ompolen en de magneet omdraaien. Daaronder kies je welke grootheden je in de applet wilt zien.