Lorentz kraft: formel, definisjon og retning

Definisjon

Når elektroner beveger seg langs en leder, oppstår et magnetfelt rundt den. Samtidig, hvis du plasserer en leder i et tverrgående magnetfelt og flytter den, vil det oppstå en elektromagnetisk induksjonselektromagnetisk felt. Hvis en strøm går gjennom en leder som er i et magnetfelt, virker Ampere-kraften på den.

Verdien avhenger av den flytende strømmen, lengden på lederen, størrelsen på den magnetiske induksjonsvektoren og sinusen til vinkelen mellom linjene til magnetfeltet og lederen. De beregnes med formelen:

Den betraktede kraften er delvis lik den som er vurdert ovenfor, men virker ikke på en leder, men på en bevegelig ladet partikkel i et magnetfelt. Formelen er:

Viktig! Lorentz-kraften (Fl) virker på et elektron som beveger seg i et magnetfelt, og på en leder - Ampere.

Fra de to formlene kan man se at i det første og andre tilfellet, jo nærmere sinusen til vinkelen alfa er 90 grader, jo større er effekten på henholdsvis lederen eller ladningen Fа eller Fl.

Så Lorentz-kraften karakteriserer ikke endringen i størrelsen på hastigheten, men effekten av magnetfeltet på et ladet elektron eller positivt ion. Når de utsettes for dem, utfører ikke Fl arbeid. Følgelig er det retningen på bevegelseshastigheten til den ladede partikkelen som endres, og ikke verdien.

Når det gjelder måleenheten for Lorentz-kraften, som i tilfellet med andre krefter i fysikk, brukes en mengde som Newton. Dens komponenter:

Hvordan er Lorentz-styrken dirigert

For å bestemme retningen til Lorentz-kraften, som med Ampere-kraften, fungerer venstrehåndsregelen. Dette betyr at for å forstå hvor verdien av Fl er rettet, må du åpne håndflaten på venstre hånd slik at hånden gikk inn i linjene med magnetisk induksjon, og de utvidede fire fingrene indikerte retningen til vektoren hastighet. Deretter indikerer tommelen, bøyd i rette vinkler på håndflaten, retningen til Lorentz-kraften. På bildet nedenfor kan du se hvordan du bestemmer retningen.

Merk følgende! Retningen til den lorentziske handlingen er vinkelrett på bevegelsen til partikkelen og linjene for magnetisk induksjon.

I dette tilfellet, for å være mer presis, for positivt og negativt ladede partikler, er retningen til de fire forlengede fingrene viktig. Venstreregelen ovenfor er formulert for en positiv partikkel. Hvis den er negativt ladet, bør linjene med magnetisk induksjon ikke rettes mot den åpne håndflaten, men mot ryggen, og retningen til vektoren Fl vil være motsatt.

Nå skal vi fortelle i enkle ord hva dette fenomenet gir oss og hvilken reell effekt det har på anklagene. La oss anta at elektronet beveger seg i et plan vinkelrett på retningen til linjene for magnetisk induksjon. Vi har allerede nevnt at Fl ikke påvirker hastigheten, men bare endrer bevegelsesretningen til partiklene. Da vil Lorentz-kraften ha en sentripetal effekt. Dette gjenspeiles i figuren under.

applikasjon

Av alle kulene der Lorentz-kraften brukes, er en av de største bevegelsen av partikler i jordens magnetfelt. Hvis vi betrakter planeten vår som en stor magnet, vil partiklene som er nær de magnetiske nordpolene foreta en akselerert spiralbevegelse. Som et resultat kolliderer de med atomer fra den øvre atmosfæren, og vi ser nordlyset.

Det er imidlertid andre tilfeller der dette fenomenet gjelder. For eksempel:

• Katodestrålerør. I deres elektromagnetiske avbøyningssystemer. CRT-er har blitt brukt i mer enn 50 år på rad i enheter som spenner fra det enkleste oscilloskopet til TV-apparater i alle former og størrelser. Det er merkelig at i spørsmål om fargegjengivelse og arbeid med grafikk, bruker noen fortsatt CRT-skjermer.
• Elektriske maskiner - generatorer og motorer. Selv om kraften til Ampere er mer sannsynlig å handle her. Men disse mengdene kan betraktes som sammenhengende. Imidlertid er dette komplekse enheter under driften som påvirkningen fra mange fysiske fenomener observeres.
• I ladede partikkelakseleratorer, for å sette deres baner og retninger.

Konklusjon

La oss oppsummere og skissere de fire hovedoppgavene i denne artikkelen på en enkel måte:

1. Lorentz-kraften virker på ladede partikler som beveger seg i et magnetfelt. Dette følger av grunnformelen.
2. Den er direkte proporsjonal med hastigheten til en ladet partikkel og magnetisk induksjon.
3. Påvirker ikke partikkelhastigheten.
4. Påvirker retningen til partikkelen.

Dens rolle er ganske stor i de "elektriske" områdene. Spesialisten bør ikke miste den grunnleggende teoretiske informasjonen om fysikkens grunnleggende lover av syne. Denne kunnskapen vil være nyttig, så vel som de som er engasjert i vitenskapelig arbeid, design og rett og slett for generell utvikling.

Til slutt anbefaler vi å se nyttige videoer for å konsolidere det studerte materialet:

Nå vet du hva Lorentz-kraften er, hva den er lik og hvordan den virker på ladede partikler. Hvis du har spørsmål, spør dem i kommentarene under artikkelen!

Relatert materiale:

• Gimlets regel med enkle ord
• Hva er elektrisk ladning
• Hvordan konvertere ampere til kilowatt
• Forbigående kontaktmotstand