Obsah:
- Definice
- Jak je řízena Lorentzova síla
- aplikace
- Závěr
Definice
Když se elektrony pohybují podél vodiče, vzniká kolem něj magnetické pole. Současně, pokud umístíte vodič do příčného magnetického pole a posunete jej, vznikne EMF elektromagnetické indukce. Protéká-li proud vodičem, který je v magnetickém poli, působí na něj Ampérová síla.
Jeho hodnota závisí na protékajícím proudu, délce vodiče, velikosti vektoru magnetické indukce a sinusu úhlu mezi čarami magnetického pole a vodičem. Vypočítávají se podle vzorce:
Uvažovaná síla je částečně podobná té, kterou jsme uvažovali výše, ale nepůsobí na vodič, ale na pohybující se nabitou částici v magnetickém poli. Vzorec je:
Důležité! Lorentzova síla (Fl) působí na elektron pohybující se v magnetickém poli a na vodič - Ampér.
Z obou vzorců je vidět, že v prvním a druhém případě, čím blíže je sinus úhlu alfa k 90 stupňům, tím větší je účinek na vodič, respektive náboj Fа nebo Fl.
Lorentzova síla tedy necharakterizuje změnu velikosti rychlosti, ale vliv magnetického pole na nabitý elektron nebo kladný iont. Při jejich vystavení Fl nevykonává práci. V souladu s tím se mění směr rychlosti pohybu nabité částice a ne její hodnota.
Pokud jde o jednotku měření Lorentzovy síly, stejně jako v případě jiných sil ve fyzice se používá taková veličina, jako je Newton. Jeho součásti:
Jak je řízena Lorentzova síla
Pro určení směru Lorentzovy síly, stejně jako u Ampérovy síly, funguje pravidlo levé ruky. To znamená, že abyste pochopili, kam směřuje hodnota Fl, musíte otevřít dlaň své levé ruky tak, aby ruka vstoupila do čar magnetické indukce a natažené čtyři prsty ukazovaly směr vektoru Rychlost. Pak palec ohnutý v pravém úhlu k dlani ukazuje směr Lorentzovy síly. Na obrázku níže můžete vidět, jak určit směr.
Pozornost! Směr Lorentzova působení je kolmý k pohybu částice a čarám magnetické indukce.
V tomto případě, přesněji řečeno, pro kladně a záporně nabité částice záleží na směru čtyř vysunutých prstů. Výše uvedené pravidlo levé ruky je formulováno pro kladnou částici. Pokud je záporně nabitá, pak by čáry magnetické indukce neměly směřovat k otevřené dlani, ale k jejímu hřbetu a směr vektoru Fl bude opačný.
Nyní si jednoduchými slovy řekneme, co nám tento jev dává a jaký skutečný vliv má na náboje. Předpokládejme, že se elektron pohybuje v rovině kolmé ke směru čar magnetické indukce. Již jsme zmínili, že Fl neovlivňuje rychlost, ale pouze mění směr pohybu částic. Pak bude mít Lorentzova síla dostředivý účinek. To se odráží na obrázku níže.
aplikace
Ze všech sfér, kde se Lorentzova síla využívá, je jednou z největších pohyb částic v magnetickém poli země. Pokud považujeme naši planetu za velký magnet, pak částice, které se nacházejí v blízkosti severních magnetických pólů, provádějí zrychlený spirální pohyb. V důsledku toho se srazí s atomy z horní atmosféry a my vidíme polární záři.
Existují však i další případy, kdy se tento jev uplatňuje. Například:
- Katodové trubice. V jejich elektromagnetických vychylovacích systémech. CRT se používají již více než 50 let v řadě v zařízeních od nejjednodušších osciloskopů až po televizory všech tvarů a velikostí. Je zvláštní, že v otázkách barevného podání a práce s grafikou někteří stále používají CRT monitory.
- Elektrické stroje - generátory a motory. I když zde spíše působí síla Ampere. Ale tyto veličiny lze považovat za souvislé. Jde však o složitá zařízení, při jejichž provozu je pozorován vliv mnoha fyzikálních jevů.
- V urychlovačích nabitých částic za účelem nastavení jejich drah a směrů.
Závěr
Pojďme si jednoduše shrnout a nastínit čtyři hlavní teze tohoto článku:
- Lorentzova síla působí na nabité částice, které se pohybují v magnetickém poli. Vyplývá to ze základního vzorce.
- Je přímo úměrná rychlosti nabité částice a magnetické indukci.
- Neovlivňuje rychlost částic.
- Ovlivňuje směr částice.
Jeho role je poměrně velká v "elektrických" oblastech. Odborník by neměl ztrácet ze zřetele základní teoretické informace o základních fyzikálních zákonech. Tyto znalosti budou užitečné, stejně jako ti, kteří se zabývají vědeckou prací, designem a jednoduše pro obecný rozvoj.
Nakonec doporučujeme sledovat užitečná videa ke konsolidaci studovaného materiálu:
Nyní víte, co je Lorentzova síla, čemu se rovná a jak působí na nabité částice. Pokud máte nějaké dotazy, zeptejte se je v komentářích pod článkem!
Související materiály:
- Pravidlo gimletu jednoduchými slovy
- Co je elektrický náboj
- Jak převést ampéry na kilowatty
- Přechodový přechodový odpor
