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Drei-Finger-Regel

Was ist die Drei-Finger-Regel?

Drei-Finger-Regel (auch UVW-Regel oder FBI-Regel genannt) - ist eine Merkregel zur Anwendung mit der linken bzw. rechten Hand, um die Richtung der Lorentzkraft, die auf geladene Teilchen im Magnetfeld einwirkt, zu bestimmen.

Drei-Finger-Regel
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Richte Deine Daumen, Zeigefinger und Mittelfinger wie hier gezeigt.

Für die 3-Finger-Regel brauchst Du drei Finger an der selben Hand und zwar:

Was ist ein elektrischer Strom?

Es ist ein Fluss negativ geladener Teilchen - genannt Elektronen. Und warum Elektronen und nicht positiv geladene Protonen? So ist nun mal die Natur! Die Protonen sind fest in der Struktur des Leiters verankert, im Gegensatz zu einem Teil der Elektronen: Sie sind frei beweglich.

Formelzeichen für elektrischen Strom ist ein großes I.

Elektrischer Strom I - ist eine Bewegung geladener Teilchen. Im stromdurchflossenen Kabel bewegen sich negativ geladene Elektronen.

Was ist ein Magnetfeld?

Um 3-Finger-Regel auf bewegte Ladung anwenden zu können, musst Du die Ladung in ein äußeres Magnetfeld packen. Dieses erzeugst Du z.B. mit einem Hufeisenmagnet.

Das Magnetfeld geht von seinem Nordpol zum Südpol; es zeigt also in Richtung des Südpols. Es muss homogen (d.h. überall gleiches Magnetfeld, da wo Du Ladungen bewegst) sein und senkrecht zur Bewegung der Ladungen (z.B. senkrecht zu einem Stromleiter) stehen. Ansonsten darfst Du Drei-Finger-Regel nicht benutzen!

Formelzeichen für das Magnetfeld (genauer gesagt - magnetische Flussdichte) ist ein großes B.

Bewegte Ladungen (z.B. im Leiter) werden einem homogenen Magnetfeld B ausgesetzt, das immer zum Südpol zeigt.

Was ist Lorentzkraft?

Bewegst Du einen stromdurchflossenen Leiter in einem Magnetfeld, so wirkt auf die elektrisch geladenen Teilchen im Leiter eine Kraft - genannt Lorentzkraft.

Da das Magnetfeld und Stromrichtung senkrecht zueinander stehen, steht auch Lorentzkraft senkrecht zu ihnen.

Formelzeichen für die Lorentzkraft ist ein großes FL.

Bewegte Ladung im Magnetfeld erfährt eine Lorentzkraft FL, wodurch die Bewegungsrichtung der Ladung verändert wird.

Beispiel Ein Draht wird durch Lorentzkraft FL ausgelenkt, wenn der sich in einem Magnetfeld B befindet und durch ihn ein elektrischer Strom I fließt.

Linke oder rechte Hand benutzen?

Es macht einen Unterschied ob Du linke oder rechte Hand zur Bestimmung der Lorentzkraft-Richtung verwendest.

Deshalb: Linke Hand verwendest Du für den Fluss negativer Ladung (oder reale Stromrichtung). Rechte Hand verwendest Du für den Fluss positiver Ladung (oder technische Stromrichtung).

Linke Hand - für negative Ladung und Rechte Hand - für positive Ladung.

Neutrale Teilchen werden in Magnetfeldern nicht abgelenkt!

So benutzt Du Drei-Finger-Regel...

Voraussetzung: Du musst zwei der drei Richtungen kennen!
Zum Beispiel die Richtung des Magnetfelds B UND Stromrichtung I, um auf die Richtung der Lorentzkraft FL zu kommen.

Achte außerdem auf die Haltung Deiner Finger, wie im obigen Bild gezeigt. Sie müssen möglichst senkrecht zueinander stehen! Und vergiss nicht die richtige Hand zu benutzen...

...angewendet auf stromdurchflossenen Draht im Magnetfeld

Angenommen Du kennst zwei von drei Richtungen (B und I), dann gehst Du folgendermaßen vor:

  1. Zeige den Daumen der linken Hand in die Richtung des Stroms. (Für technische Stromrichtung benutzt Du Deine rechte Hand).
  2. Richte dann den Zeigefinger zum Südpol des Magneten. (Da das Magnetfeld vom Nord- zum Südpol zeigt)
  3. Strecke Deinen Mittelfinger - wie auf dem obigen Bild - aus, um die Richtung der Lorentzkraft festzustellen.

...angewendet auf eine ausgelenkte Leiterschaukel

Angenommen Du lenkst eine Leiterschaukel im Hufeisenmagnet aus. Da in der Leiterschaukel Ladungen sitzen und Du sie beim Auslenken kurzzeitig bewegst, entsteht während der Auslenkung eine Lorentzkraft. Wohin wirkt sie?

  1. Zeige den Daumen der linken Hand in die Richtung der Auslenkung.
  2. Richte den Zeigefinger zum Südpol des Hufeisenmagneten.
  3. Strecke Deinen Mittelfinger - wie auf dem obigen Bild - aus, um die Richtung der Lorentzkraft festzustellen.

Ergebnis: Lorentzkraft wirkt hier entlang der Leiterschaukel und schiebt somit Ladungen dorthin. Dadurch entsteht - in der Zeit der Auslenkung - ein elektrischer Strom (genannt Induktionsstrom).

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