Care este forța Lorentz, care sunt mărimea și direcțiile acestei forțe
Definiție
Când electronii se mișcă de-a lungul unui conductor, în jurul acestuia apare un câmp magnetic. În același timp, dacă așezați conductorul într-un câmp magnetic transversal și îl mutați, va apărea EMF de inducție electromagnetică. Dacă un curent curge printr-un conductor care se află într-un câmp magnetic, o forță Ampere acționează asupra lui.
Valoarea acestuia depinde de curentul curgător, de lungimea conductorului, de magnitudinea vectorului magnetic de inducție și de sinusul unghiului dintre liniile câmpului magnetic și conductor. Se calculează după formula:
Forța analizată este oarecum similară cu cea considerată mai sus, dar nu acționează asupra conductorului, ci asupra unei particule încărcate în mișcare într-un câmp magnetic. Formula este:
Important! Forța Lorentz (FL) acționează asupra unui electron care se mișcă într-un câmp magnetic, iar asupra conductorului - Ampere.
Din cele două formule se poate observa că în primul și al doilea caz, cu cât sinusul unghiului alfa este mai aproape de 90 de grade, cu atât este mai mare efectul asupra conductorului sau sarcinii Fa sau Fl.
Deci, forța Lorentz nu se caracterizează printr-o modificare a mărimii vitezei, ci prin efectul unui câmp magnetic asupra unui electron încărcat sau a unui ion pozitiv. Atunci când este expus la ei, FL nu efectuează muncă. În consecință, tocmai direcția vitezei de mișcare a particulei încărcate este cea care se schimbă și nu amploarea acesteia.
În ceea ce privește unitatea de măsură a forței Lorentz, ca în cazul altor forțe din fizică, se folosește o cantitate precum Newton. Componentele sale:
Cum este îndreptată puterea lui Lorentz
Pentru a determina direcția forței Lorentz, ca și în cazul forței Ampere, regula mâinii stângi funcționează. Aceasta înseamnă că, pentru a înțelege unde este direcționată valoarea Fl, trebuie să deschidem palma mâinii stângi, astfel încât liniile de inducție magnetică să intre în mână, iar cele patru degete alungite indică direcția vectorului de viteză. Apoi degetul mare, aplecat în unghi drept față de palmă, indică direcția forței Lorentz. În imaginea de mai jos vedeți cum să determinați direcția.
Atenţie! Direcția acțiunii Lorentz este perpendiculară pe mișcarea particulei și liniile de inducție magnetică.
În același timp, pentru a fi mai precis, pentru particulele încărcate pozitiv și negativ, direcția a patru degete întinse contează. Regula din stânga descrisă mai sus este formulată pentru o particulă pozitivă.Dacă este încărcat negativ, atunci liniile de inducție magnetică nu trebuie direcționate către palma deschisă, ci spre partea sa din spate, iar direcția vectorului Fl va fi opusă.
Acum vom spune în cuvinte simple ce ne oferă acest fenomen și ce impact real are asupra taxelor. Să presupunem că un electron se mișcă într-un plan perpendicular pe direcția liniilor de inducție magnetică. Am menționat deja că Fl nu afectează viteza, ci doar schimbă direcția de mișcare a particulelor. Atunci forța Lorentz va avea un efect centripet. Acest lucru este reflectat în figura de mai jos.
cerere
Dintre toate zonele în care se folosește forța Lorentz, una dintre cele mai mari este mișcarea particulelor în câmpul magnetic al pământului. Dacă considerăm planeta noastră ca un magnet mare, atunci particulele care se află în apropierea polilor magnetici nordici fac mișcare accelerată într-o spirală. Drept urmare, acestea se ciocnesc cu atomi din straturile superioare ale atmosferei și vedem luminile nordice.
Cu toate acestea, există și alte cazuri în care se aplică acest fenomen. De exemplu:
- Tuburi cu raze catodice. În sistemele lor de deviere electromagnetică. CRT-urile au fost folosite de mai bine de 50 de ani la rând într-o varietate de dispozitive, de la cel mai simplu osciloscop la televizoare de diferite forme și dimensiuni. Este curios că în ceea ce privește redarea culorilor și grafică, unii folosesc în continuare monitoare CRT.
- Mașini electrice - generatoare și motoare. Deși forța lui Ampere este mai probabil să acționeze aici. Dar aceste valori pot fi considerate adiacente. Cu toate acestea, acestea sunt dispozitive complexe în timpul funcționării cărora se observă efectul multor fenomene fizice.
- În acceleratoarele de particule încărcate pentru a le oferi orbite și direcții.
Concluzie
Pentru a rezuma și a contura cele patru puncte principale ale acestui articol într-un limbaj simplu:
- Forța Lorentz acționează asupra particulelor încărcate care se mișcă într-un câmp magnetic. Aceasta rezultă din formula de bază.
- Este direct proporțională cu viteza unei particule încărcate și cu inducția magnetică.
- Nu afectează viteza particulelor.
- Afectează direcția particulei.
Rolul său este destul de mare în zonele „electrice”. Specialistul nu trebuie să piardă din vedere informațiile teoretice de bază despre legile fizice fundamentale. Aceste cunoștințe sunt utile, precum și celor care sunt angajați în lucrări științifice, proiectare și doar pentru dezvoltare generală.
În sfârșit, vă recomandăm să vizionați videoclipuri utile pentru a consolida materialul studiat:
Acum știți care este forța Lorentz, ce este egal și cum acționează asupra particulelor încărcate. Dacă aveți întrebări, întrebați-le în comentariile de sub articol!
Materiale conexe:
Se încarcă...
