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Elektrizität & Magnetismus · AP Physics C (Magnetism)

Lorentzkraft- & Zyklotron-Simulator

Lorentzkraft & Bewegung geladener Teilchen im Magnetfeld: Dreifingerregel der linken Hand

  • Clientseitig
  • Keine Anmeldung
  • Echtzeit-Herleitung
  • Projektormodus
  • A4-Arbeitsblatt
Lokale Berechnung · Privat
Interaktives Wissenschaftslabor Reine clientseitige Berechnung physikalischer Gesetze. Die Verarbeitung erfolgt lokal ohne Erfassung persönlicher Daten.
3D-Simulationsfenster● 60 FPS
Voreinstellungen & typische Fallen:

Experimentelle Steuerungsparameter

×10⁶ m/s
T

Echtzeit-Herleitung & Kennzahlen

Bahnradius r
--
Zyklotronperiode T
--
Betrag der Lorentzkraft
--
Ablenkungsrichtung
--
Echtzeit-Formelherleitung
Grundformel: --
Einsetzungsschritte: --
Physikalischer Zustand: --

Typische Beispielaufgaben & Prüfungsfallen

Worked Problem

Aufgabe: Proton (m=1.67*10^-27kg, q=1.6*10^-19C) enters B=0.1T at v=10^6 m/s. Find orbit radius and period.
Schrittweise Herleitung:
  1. r = mv/(qB) = 10.4cm. Period T = 2πm/(qB) = 0.656 μs.

Worked Problem

Aufgabe: Why does the Lorentz force do zero work on moving charges? Can it change particle velocity?
Schrittweise Herleitung:
  1. Force f = q(v x B) is always strictly perpendicular to velocity (cos 90° = 0), doing zero work. It alters velocity direction, not speed.

Arbeitsblatt für den Unterricht & Hausaufgaben

Q1. Variant 1: When applying the Left-Hand Rule for negative charges (electrons), which direction must the 4 fingers point?
Q2. Variant 2: What dictates max kinetic energy in a cyclotron? Increase accelerating voltage U or Dees radius R?
Q3. Variant 3: What two stages comprise a mass spectrometer? How does it resolve chemical isotopes?

Häufige Fragen & typische Missverständnisse

How to remember when to use the Left Hand vs Right Hand rule in electromagnetism?
Rule of thumb: "Force = Left Hand, Electricity Generation = Right Hand". Use left hand for forces (Ampere, Lorentz); right hand for induced currents.
If a charged particle travels parallel to magnetic field lines, does it experience a Lorentz force?
Zero force! f = qvB*sin(0°) = 0. The particle continues in an unperturbed straight line at constant velocity.
What spatial trajectory results if a charge enters a magnetic field at an oblique angle θ?
A helical helix orbit! The parallel velocity component drives uniform translation while perpendicular component traces circular orbits.
How does the geomagnetic field shield Earth from solar wind? How are auroras formed?
The magnetosphere deflects lethal solar cosmic particles via Lorentz forces, channeling them down polar lines to excite atmospheric atoms into glowing auroras.