Inhalt:
- Definition
- Wie ist die Lorentzkraft gerichtet?
- Anwendung
- Abschluss
Definition
Wenn sich Elektronen entlang eines Leiters bewegen, entsteht um ihn herum ein Magnetfeld. Wenn Sie gleichzeitig einen Leiter in ein transversales Magnetfeld legen und ihn bewegen, entsteht eine elektromagnetische Induktion EMF. Fließt ein Strom durch einen Leiter, der sich in einem Magnetfeld befindet, wirkt die Amperekraft auf ihn.
Sein Wert hängt vom fließenden Strom, der Länge des Leiters, der Größe des magnetischen Induktionsvektors und dem Sinus des Winkels zwischen den Magnetfeldlinien und dem Leiter ab. Sie werden nach der Formel berechnet:
Die betrachtete Kraft ähnelt teilweise der oben betrachteten, wirkt jedoch nicht auf einen Leiter, sondern auf ein sich bewegendes geladenes Teilchen in einem Magnetfeld. Die Formel lautet:
Wichtig! Die Lorentzkraft (Fl) wirkt auf ein Elektron, das sich in einem Magnetfeld bewegt, und auf einen Leiter - Ampere.
Aus den beiden Formeln ist ersichtlich, dass im ersten und zweiten Fall der Einfluss auf den Leiter bzw. die Ladung Fа bzw. Fl umso größer ist, je näher der Sinus des Winkels Alpha bei 90 Grad liegt.
Die Lorentzkraft charakterisiert also nicht die Änderung der Größe der Geschwindigkeit, sondern die Wirkung des Magnetfeldes auf ein geladenes Elektron oder positives Ion. Wenn sie ihnen ausgesetzt ist, verrichtet Fl keine Arbeit. Dementsprechend ändert sich die Richtung der Bewegungsgeschwindigkeit des geladenen Teilchens und nicht sein Wert.
Als Maßeinheit der Lorentzkraft wird wie bei anderen Kräften in der Physik eine Größe wie Newton verwendet. Seine Bestandteile:
Wie ist die Lorentzkraft gerichtet?
Um die Richtung der Lorentzkraft zu bestimmen, gilt wie bei der Amperekraft die Linke-Hand-Regel. Das heißt, um zu verstehen, wohin der Wert von Fl gerichtet ist, müssen Sie die Handfläche Ihrer linken Hand so öffnen, dass in die Hand trat in die magnetischen Induktionslinien ein, und die ausgestreckten vier Finger zeigten die Richtung des Vektors an Geschwindigkeit. Dann zeigt der rechtwinklig zur Handfläche gebeugte Daumen die Richtung der Lorentzkraft an. Im Bild unten sehen Sie, wie Sie die Richtung bestimmen.
Beachtung! Die Richtung der Lorentz-Wirkung steht senkrecht zur Bewegung des Teilchens und den magnetischen Induktionslinien.
In diesem Fall, genauer gesagt, für positiv und negativ geladene Teilchen, kommt es auf die Richtung der vier ausgestreckten Finger an. Die obige Linke-Hand-Regel wird für ein positives Teilchen formuliert. Wenn es negativ geladen ist, sollten die magnetischen Induktionslinien nicht auf die offene Handfläche, sondern auf ihren Rücken gerichtet sein, und die Richtung des Vektors Fl ist entgegengesetzt.
Jetzt werden wir in einfachen Worten sagen, was uns dieses Phänomen bringt und welche tatsächlichen Auswirkungen es auf die Anklage hat. Nehmen wir an, das Elektron bewege sich in einer Ebene senkrecht zur Richtung der magnetischen Induktionslinien. Wir haben bereits erwähnt, dass Fl keinen Einfluss auf die Geschwindigkeit hat, sondern nur die Bewegungsrichtung der Teilchen ändert. Dann wirkt die Lorentzkraft zentripetal. Dies spiegelt sich in der Abbildung unten wider.
Anwendung
Von allen Sphären, in denen die Lorentzkraft verwendet wird, ist eine der größten die Bewegung von Teilchen im Erdmagnetfeld. Wenn wir unseren Planeten als großen Magneten betrachten, dann machen die Teilchen, die sich in der Nähe der magnetischen Nordpole befinden, eine beschleunigte Spiralbewegung. Dadurch kollidieren sie mit Atomen aus der oberen Atmosphäre und wir sehen das Nordlicht.
Es gibt jedoch andere Fälle, in denen dieses Phänomen zutrifft. Zum Beispiel:
- Kathodenstrahlröhren. In ihren elektromagnetischen Ablenksystemen. CRTs werden seit mehr als 50 Jahren in Folge in Geräten verwendet, die vom einfachsten Oszilloskop bis hin zu Fernsehgeräten aller Formen und Größen reichen. Es ist merkwürdig, dass in Bezug auf die Farbwiedergabe und die Arbeit mit Grafiken einige immer noch Röhrenmonitore verwenden.
- Elektrische Maschinen - Generatoren und Motoren. Allerdings wirkt hier eher die Kraft von Ampere. Aber diese Mengen können als zusammenhängend betrachtet werden. Dies sind jedoch komplexe Geräte, bei deren Betrieb der Einfluss vieler physikalischer Phänomene beobachtet wird.
- In Beschleunigern für geladene Teilchen, um ihre Bahnen und Richtungen festzulegen.
Abschluss
Lassen Sie uns die vier Hauptthesen dieses Artikels in einfachen Worten zusammenfassen und skizzieren:
- Die Lorentzkraft wirkt auf geladene Teilchen, die sich in einem Magnetfeld bewegen. Dies folgt aus der Grundformel.
- Sie ist direkt proportional zur Geschwindigkeit eines geladenen Teilchens und der magnetischen Induktion.
- Beeinflusst die Partikelgeschwindigkeit nicht.
- Beeinflusst die Richtung des Partikels.
Seine Rolle ist in den "elektrischen" Bereichen ziemlich groß. Der Fachmann sollte die grundlegenden theoretischen Informationen über die grundlegenden Gesetze der Physik nicht aus den Augen verlieren. Dieses Wissen wird nützlich sein, ebenso wie diejenigen, die sich mit wissenschaftlicher Arbeit, Design und einfach der allgemeinen Entwicklung beschäftigen.
Schließlich empfehlen wir, sich nützliche Videos anzusehen, um das untersuchte Material zu festigen:
Jetzt wissen Sie, was die Lorentzkraft ist, was sie ist und wie sie auf geladene Teilchen wirkt. Wenn Sie Fragen haben, stellen Sie diese in den Kommentaren unter dem Artikel!
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