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Schritt-für-Schritt-Anleitung

Wie du die UVW-Regel anwendest

Aufgabe

Schau dir die folgenden drei Fälle an und entscheide mithilfe der UVW-Regel, in welche Richtung die Teilchen abgelenkt werden.

  1. Ein negativ geladenes Teilchen fliegt von links nach rechts durch ein Magnetfeld, das in die Ebene hineinzeigt.
  2. Ein positiv geladenes Teilchen fliegt von links nach rechts durch ein Magnetfeld, das aus der Ebene hinauszeigt.
  3. Ein negativ geladenes Teilchen ruht in einem Magnetfeld, das in die Ebene hineinzeigt.

Teilaufgabe a)

Ein negativ geladenes Teilchen fliegt von links nach rechts durch ein Magnetfeld, das in die Ebene hineinzeigt.

Schritt 1: Finde, was gegeben und gesucht ist

Du solltest dir immer zuerst überlegen, was gegeben ist und was gesucht wird.

Gegeben ist:

  • negativ geladenes Teilchen
  • Bewegung von links nach rechts
  • Magnetfeld zeigt in die Ebene

Und gesucht wird:

  • die Richtung der Ablenkung

Schritt 2: Finde die passende Regel

Du möchtest die Ablenkung eines geladenen Teilchens in einem Magnetfeld betrachten. Daher solltest du die UVW-Regel verwenden.

Von der UVW-Regel gibt es allerdings zwei Varianten, die von der Ladung des betrachteten Teilchens abhängen. Da du hier ein negativ geladenes Teilchen hast, musst du die linke UVW-Regel benutzen.

Wenn du noch Fragen zur UVW-Regel hast, solltest du dir das Erklärvideo dazu anschauen.

Schritt 3: Veranschauliche dir die Situation

Wenn du später etwas mehr Erfahrung mit der UVW-Regel gewonnen hast, kannst du diesen Schritt verkürzen, indem du dir das Ganze in deinem Kopf veranschaulichst. Zunächst ist es jedoch besser, dir das Ganze einige Male aufzuzeichnen.

Das Teilchen fliegt von links nach rechts und das Magnetfeld zeigt in die Ebene. Also sieht das Ganze so aus (die Kreise mit dem Kreuz bedeuten: in die Zeichenebene hinein):

          
Wie du die UVW-Regel anwendest - Abbildung 1

Schritt 4: Wende die UVW-Regel an

Jetzt kannst du die linke UVW-Regel anwenden, indem du den Daumen deiner linken Hand nach der Bewegungsrichtung des negativ geladenen Teilchens ausrichtest (Ursache) und den Zeigefinger nach der Richtung des Magnetfeldes (Voraussetzung). Das heißt hier also, der Daumen deiner linken Hand zeigt nach rechts und dein Zeigefinger in die Zeichenebene. Dann zeigt dein Mittelfinger, der die Ablenkungsrichtung angibt (Wirkung), nach unten. Schematisch dargestellt sieht das Ganze so aus:

          
Wie du die UVW-Regel anwendest - Abbildung 2

Das Teilchen wird also nach unten abgelenkt.

Teilaufgabe b)

Ein positiv geladenes Teilchen fliegt von links nach rechts durch ein Magnetfeld, das aus der Ebene herauszeigt.

Schritt 1: Finde, was gegeben und gesucht ist

Gegeben ist:

  • positiv geladenes Teilchen
  • Bewegung von links nach rechts
  • Magnetfeld zeigt aus der Ebene

Und gesucht wird:

  • die Richtung der Ablenkung

Schritt 2: Finde die passende Regel

Du betrachtest wieder ein geladenes Teilchen im Magnetfeld und daher brauchst du auch wieder die UVW-Regel. Da es sich diesmal aber um ein positiv geladenes Teilchen handelt, musst du die rechte UVW-Regel verwenden.

Schritt 3: Veranschauliche dir die Situation

Das Teilchen fliegt von links nach rechts und das Magnetfeld zeigt aus der Ebene. Also sieht das Ganze so aus (die Kreise mit dem Punkt bedeuten: aus der Zeichenebene heraus):

         
Wie du die UVW-Regel anwendest - Abbildung 3 

Schritt 4: Wende die UVW-Regel an

Wenn du die rechte UVW-Regel anwendest, zeigt der Daumen deiner rechten Hand nach rechts, da dies die Bewegungsrichtung des positiv geladenen Teilchens ist (Ursache). Dein Zeigefinder zeigt wie das Magnetfeld aus der Ebene heraus (Voraussetzung). Dein Mittelfinger, der die Ablenkungsrichtung angibt (Wirkung), zeigt nach unten. Schematisch sieht es so aus:

          
Wie du die UVW-Regel anwendest - Abbildung 4

Das Teilchen wird ebenfalls nach unten abgelenkt.

Teilaufgabe c)

Ein negativ geladenes Teilchen ruht in einem Magnetfeld, das in die Ebene hineinzeigt.

Schritt 1: Finde, was gegeben und gesucht ist

Gegeben ist:

  • negativ geladenes Teilchen
  • Teilchen ruht
  • Magnetfeld zeigt in die Ebene

Und gesucht wird:

  • die Richtung der Ablenkung

Schritt 2: Finde die passende Regel

Wieder betrachtest du ein geladenes Teilchen im Magnetfeld und daher brauchst du die UVW-Regel. Außerdem ist das Teilchen negativ geladen und daher musst du die linke UVW-Regel anwenden. Aber das Teilchen ruht und die UVW-Regel gilt nur für bewegte Teilchen, weil die Lorentzkraft nur auf bewegte Teilchen wirkt. Das bedeutet, dass es keine Ablenkung gibt, wenn das Teilchen ruht.

Somit brauchst du weitere Schritte nicht auszuführen, da du die Lösung jetzt schon kennst.

Das Teilchen erfährt keine Ablenkung.

Lösung

  1. Das Teilchen wird nach unten abgelenkt.
  2. Das Teilchen wird ebenfalls nach unten abgelenkt.
  3. Das Teilchen wird nicht abgelenkt, da die Lorentzkraft keine Auswirkung auf ruhende Teilchen hat.
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