InfoNu.nl > Wetenschap > Natuurkunde > Elektromagnetisme: Lorentz

Elektromagnetisme: Lorentz

Elektromagnetisme: Lorentz Een elektrische stroom in een magnetisch veld wekt een kracht op; dit is vastgelegd in de wet van Lorentz. De Nederlandse natuurkundige Lorentz won de Nobelprijs in 1902, en wordt ook wel beschouwd als een van de leermeesters van Einstein. De eenheid van elektrische stroom, 1 Ampere, is af te leiden door de krachten bij twee evenwijdige stroomdraden uit te rekenen.

Wet van Lorentz

Een elektrische stroom in een magnetisch veld wekt een kracht op. De wet van Lorentz beschrijft het verschijnsel dat optreedt wanneer een puntlading beweegt in een in rust zijnd magnetisch veld:

  • F = q v x B

Voor (q * v) mogen we ook (stroom * lengte stukje draad) rekenen, want stroom is gelijk aan lading die per seconde passeert.

Kurkentrekker- of rechterhandregel

-fig 1- / Bron: Lorentz-fig 1- / Bron: Lorentz
De vector v x B noemt men ook wel uitproduct (richting volgens rechtse schroef). De andere grootheden in de formule staan voor:

  • q = puntlading, inclusief teken [C]
  • v = snelheid puntlading [m/s]
  • B = magnetisch veld [T]
  • |v x B| = |v| |B| sin α, met α is kleinste hoek

Zie fiuugr 1, het vectoruitproduct wordt ook wel de kurkentrekkerregel genoemd.

Het product van twee vectoren is een nieuwe vector, draaien van v naar B levert een vector in de bewegingsrichting van een rechtse schroef. De grootte van de nieuwe vector is gelijk aan |v| |B| sin α, met α gelijk aan de kleinste hoek tussen v en B.
Een proeflading voelt de vector (v x B) als een elektrisch veld E; we kunnen (v x B) ook El noemen. Wanneer het teken van q negatief is, keert Fl om in tegengestelde richting. In dezelfde ruimte zou ook een elektrisch veld E kunnen heersen, in dit geval wordt de totale kracht op de puntlading:

  • F tot = q E + v x B

De beeldbuis van een televisie is een voorbeeld van een toepassing van de Lorentzkracht. Een geladen deeltje (elektron) wordt door een magnetisch veld geschoten, waarbij ten gevolge van Fl een versnelling a optreedt. De versnelling staat loodrecht op de snelheid v, en zorgt voor de afbuiging van het deeltje.

Eenheid van elektrische stroom

Een elektrische stroom is lading die beweegt in een geleider; een stroom i veroorzaakt ook een magnetisch veld B. Internationaal is afgesproken dat 1 Ampère als volgt afgeleid is van de Lorentzkracht tussen twee stroomdraden:

  • 1 Ampère is de elektrische stroom, die door twee parallelle geleiders van oneindige lengte en met een verwaarloosbare diameter, in vacuüm op 1 meter van elkaar, een lorentzkracht tussen deze geleiders oplevert van 2 × 10E-7 Newton per meter.

-fig 2- / Bron: Tronic-fig 2- / Bron: Tronic
Wanneer twee stroomdraden naast elkaar liggen, zal als gevolg van de optredende magnetische velden, een Lorentzkracht ontstaan. Het blijkt dat gelijkgerichte stromen elkaar aantrekken, en tegengesteld gerichte stromen elkaar afstoten.

Zie figuur 2,

stroomdraad 2 ligt in het B-veld van stroomdraad 1,

het B1-veld ter plaatse van i2: B1 = μ0 i1 / (2πr) eφ.

klik voor vergroting / Bron: Tronicklik voor vergroting / Bron: Tronic
De kracht op een stuk draad met lengte L2 (ter plaatse 2) kan zo worden geschreven:

F 1= i2 L2 B1 er , dus

  • F 1 = μ0 i1 i2 L2/ (2πr) er [N]

De kracht op een stuk L1 van draad 1 ten gevolge van B2 wordt analoog afgeleid, deze kracht is dus:

  • F 2 = μ0 i1 i2 L1/ (2πr) -er [N]

De krachten zijn precies even groot als (L1 = L2), en tegengesteld gericht. Met andere woorden: twee gelijkgerichte stromen trekken elkaar aan.
© 2010 - 2017 Tronic, het auteursrecht van dit artikel ligt bij de infoteur. Zonder toestemming van de infoteur is vermenigvuldiging verboden.
Gerelateerde artikelen
Elektromagnetisme: MaxwellElektromagnetisme: MaxwellDe Schotse natuurkundige James Clerk Maxwell legde in de 19e eeuw de basis voor de theorie van het elektromagnetisme. Me…
Wat is elektrische stroom?Wat is elektrische stroom?Elektriciteit is een integraal onderdeel van ons dagelijks leven. Maar wat precies is elektrische stroom eigenlijk? En h…
Einstein in Nederland, boekbespreking Sybe Izaak RispensEinstein in Nederland, boekbespreking Sybe Izaak RispensEinstein is een icoon geworden en staat symbool voor de geniale mens. Dit beeld is zwaar overdreven. Einstein was een ma…
Klussen: elektronica  hoe en watKlussen: elektronica hoe en watIn onze maatschappij heb je heel veel met elektronica te maken: computers, televisies, digitale camera's, mp3-spelers, e…
De wet van CoulombDe wet van CoulombTwee elektrische ladingen kunnen een kracht Fc op elkaar uitoefenen. Deze kracht is vastgelegd in de wet van Coulomb. Na…
Bronnen en referenties
  • Inleidingsfoto: Tronic
  • Elektromagnetische velden 1, C. Bennink
  • Afbeelding bron 1: Lorentz
  • Afbeelding bron 2: Tronic
  • Afbeelding bron 3: Tronic

Reageer op het artikel "Elektromagnetisme: Lorentz"

Plaats als eerste een reactie, vraag of opmerking bij dit artikel. Reacties moeten voldoen aan de huisregels van InfoNu.
Meld mij aan voor de tweewekelijkse InfoNu nieuwsbrief
Infoteur: Tronic
Laatste update: 02-02-2017
Rubriek: Wetenschap
Subrubriek: Natuurkunde
Bronnen en referenties: 5
Schrijf mee!