Sadržaj:
- Definicija
- Kako je usmjerena Lorentzova sila
- Primjena
- Zaključak
Definicija
Kada se elektroni kreću duž vodiča, oko njega nastaje magnetsko polje. Istodobno, ako stavite vodič u poprečno magnetsko polje i pomaknete ga, nastat će EMF elektromagnetske indukcije. Ako struja teče kroz vodič koji je u magnetskom polju, na njega djeluje amperova sila.
Njegova vrijednost ovisi o struji koja teče, duljini vodiča, veličini vektora magnetske indukcije i sinusu kuta između linija magnetskog polja i vodiča. Izračunavaju se po formuli:
Razmatrana sila djelomično je slična onoj gore, ali ne djeluje na vodič, već na pokretnu nabijenu česticu u magnetskom polju. Formula je:
Važno! Lorentzova sila (Fl) djeluje na elektron koji se kreće u magnetskom polju, a na vodič - Amper.
Iz dvije formule može se vidjeti da je u prvom i drugom slučaju, što je sinus kuta alfa bliži 90 stupnjeva, to je veći učinak na vodič, odnosno naboj Fa odnosno Fl.
Dakle, Lorentzova sila ne karakterizira promjenu veličine brzine, već učinak magnetskog polja na nabijeni elektron ili pozitivni ion. Kada im je izložen, Fl ne obavlja rad. Sukladno tome, mijenja se smjer brzine kretanja nabijene čestice, a ne njezina vrijednost.
Što se tiče mjerne jedinice Lorentzove sile, kao iu slučaju drugih sila u fizici, koristi se veličina kao što je Newton. Njegove komponente:
Kako je usmjerena Lorentzova sila
Za određivanje smjera Lorentzove sile, kao i kod Amperove sile, djeluje pravilo lijeve ruke. To znači, da biste razumjeli kamo je usmjerena vrijednost Fl, morate otvoriti dlan svoje lijeve ruke tako da u ruka je ušla u linije magnetske indukcije, a ispružena četiri prsta pokazivala su smjer vektora ubrzati. Tada palac, savijen pod pravim kutom u odnosu na dlan, pokazuje smjer Lorentzove sile. Na donjoj slici možete vidjeti kako odrediti smjer.
Pažnja! Smjer Lorentzovog djelovanja okomit je na gibanje čestice i linije magnetske indukcije.
U ovom slučaju, točnije, za pozitivno i negativno nabijene čestice bitan je smjer četiri ispružena prsta. Gornje pravilo lijeve strane formulirano je za pozitivnu česticu. Ako je negativno nabijen, tada bi linije magnetske indukcije trebale biti usmjerene ne prema otvorenom dlanu, već prema njegovom stražnjem dijelu, a smjer vektora Fl bit će suprotan.
Sada ćemo jednostavnim riječima reći što nam ovaj fenomen daje i kakav stvarni učinak ima na naboje. Pretpostavimo da se elektron giba u ravnini okomitoj na smjer linija magnetske indukcije. Već smo spomenuli da Fl ne utječe na brzinu, već samo mijenja smjer gibanja čestica. Tada će Lorentzova sila imati centripetalni učinak. To se odražava na donjoj slici.
Primjena
Od svih sfera u kojima se koristi Lorentzova sila, jedna od najvećih je kretanje čestica u zemljinom magnetskom polju. Ako naš planet promatramo kao veliki magnet, onda čestice koje se nalaze u blizini sjevernih magnetskih polova čine ubrzano spiralno gibanje. Kao rezultat toga, sudaraju se s atomima iz gornje atmosfere, a mi vidimo sjeverno svjetlo.
Međutim, postoje i drugi slučajevi u kojima se ovaj fenomen primjenjuje. Na primjer:
- Katodne cijevi. U svojim elektromagnetskim sustavima otklona. CRT se koriste više od 50 godina za redom u uređajima u rasponu od najjednostavnijih osciloskopa do televizora svih oblika i veličina. Zanimljivo je da u pitanjima reprodukcije boja i rada s grafikom neki još uvijek koriste CRT monitore.
- Električni strojevi - generatori i motori. Iako je ovdje vjerojatnije da će djelovati sila Ampera. Ali te se količine mogu smatrati susjednim. Međutim, riječ je o složenim uređajima tijekom čijeg rada se uočava utjecaj mnogih fizikalnih pojava.
- U akceleratorima nabijenih čestica, kako bi se odredile njihove orbite i smjerovi.
Zaključak
Sumirajmo i ocrtajmo četiri glavne teze ovog članka jednostavnim riječima:
- Lorentzova sila djeluje na nabijene čestice koje se kreću u magnetskom polju. To proizlazi iz osnovne formule.
- Ona je izravno proporcionalna brzini nabijene čestice i magnetskoj indukciji.
- Ne utječe na brzinu čestica.
- Utječe na smjer čestice.
Njegova je uloga prilično velika u "električnim" područjima. Specijalist ne smije izgubiti iz vida osnovne teorijske podatke o temeljnim zakonima fizike. Ovo znanje će biti korisno, kao i onima koji se bave znanstvenim radom, dizajnom i jednostavno za opći razvoj.
Na kraju, preporučujemo gledanje korisnih videozapisa za konsolidaciju proučenog materijala:
Sada znate što je Lorentzova sila, čemu je jednaka i kako djeluje na nabijene čestice. Ako imate pitanja, postavite ih u komentarima ispod članka!
Povezani materijali:
- Pravilo gimleta jednostavnim riječima
- Što je električni naboj
- Kako pretvoriti ampere u kilovate
- Prijelazni kontaktni otpor