Elektrische Feldstärke und Lorentzkraft
Elektrische Feldstärke kannst du ganz praktisch mit einem Kraftmesser bestimmen. Dabei misst du die elektrostatische Kraft auf eine geladene Kugel und halbierst die Ladung mehrmals durch Berührung mit einer identischen Kugel. Das Coole daran: Halbierst du die Ladung, halbiert sich auch die Kraft - sie sind direkt proportional zueinander.
Im Fadenstrahlrohr siehst du, wie sich Elektronen verhalten. Die Lorentzkraft wirkt immer senkrecht zur Geschwindigkeit und zum Magnetfeld. Dadurch ändert sich nur die Richtung der Geschwindigkeit, nicht ihre Größe - das Elektron bewegt sich auf einer perfekten Kreisbahn.
Bei stromdurchflossenen Leitern im Magnetfeld hilft dir die Linke-Hand-Regel: Daumen = Stromrichtung, Zeigefinger = Magnetfeld, Mittelfinger = Kraftrichtung. Schließt du den Schalter, wird der Faden aus dem Magneten herausgedrückt.
Merktipp: Die Lorentzkraft F = q·v·B·sin(α) ist der Schlüssel für viele Anwendungen - von Elektromotoren bis zu Teilchenbeschleunigern!
Das Wien-Filter ist wie ein Geschwindigkeitsfilter: Nur Elektronen mit einer bestimmten Geschwindigkeit fliegen geradeaus durch, weil sich elektrische und magnetische Kraft genau aufheben. Bei der Hallspannung entstehen durch die Lorentzkraft Ladungsverschiebungen, die du als Spannung messen kannst.