Contente:
- Definição
- Como a força Lorentz é dirigida
- Aplicativo
- Conclusão
Definição
Quando os elétrons se movem ao longo de um condutor, um campo magnético surge ao redor dele. Ao mesmo tempo, se você colocar um condutor em um campo magnético transversal e movê-lo, surgirá um campo eletromagnético de indução eletromagnética. Se uma corrente flui através de um condutor que está em um campo magnético, a força Ampere atua sobre ele.
Seu valor depende da corrente que flui, do comprimento do condutor, da magnitude do vetor de indução magnética e do seno do ângulo entre as linhas do campo magnético e o condutor. Eles são calculados pela fórmula:
A força considerada é parcialmente semelhante à considerada acima, mas não atua em um condutor, mas em uma partícula carregada em movimento em um campo magnético. A fórmula é:
Importante! A força de Lorentz (Fl) atua em um elétron movendo-se em um campo magnético e em um condutor - Ampère.
A partir das duas fórmulas, pode-se observar que, no primeiro e no segundo casos, quanto mais próximo o seno do ângulo alfa estiver de 90 graus, maior será o efeito no condutor ou na carga Fа ou Fl, respectivamente.
Portanto, a força de Lorentz não caracteriza a mudança na magnitude da velocidade, mas o efeito do campo magnético em um elétron carregado ou íon positivo. Quando exposto a eles, Fl não realiza trabalho. Conseqüentemente, é a direção da velocidade de movimento da partícula carregada que muda, e não seu valor.
Quanto à unidade de medida da força de Lorentz, como no caso de outras forças na física, uma quantidade como a de Newton é usada. Seus componentes:
Como a força Lorentz é dirigida
Para determinar a direção da força de Lorentz, como com a força de Ampère, a regra da mão esquerda funciona. Isso significa que, para entender para onde o valor de Fl é direcionado, você precisa abrir a palma da sua mão esquerda para que em a mão entrou nas linhas de indução magnética, e os quatro dedos estendidos indicaram a direção do vetor Rapidez. Em seguida, o polegar, dobrado em ângulos retos com a palma da mão, indica a direção da força de Lorentz. Na imagem abaixo, você pode ver como determinar a direção.
Atenção! A direção da ação de Lorentz é perpendicular ao movimento da partícula e às linhas de indução magnética.
Neste caso, para ser mais preciso, para partículas carregadas positiva e negativamente, a direção dos quatro dedos estendidos é importante. A regra do lado esquerdo acima é formulada para uma partícula positiva. Se ele estiver carregado negativamente, as linhas de indução magnética devem ser direcionadas não para a palma da mão aberta, mas para sua parte traseira, e a direção do vetor Fl será oposta.
Agora contaremos em palavras simples o que esse fenômeno nos dá e que efeito real ele tem sobre as cargas. Suponhamos que o elétron se mova em um plano perpendicular à direção das linhas de indução magnética. Já mencionamos que Fl não afeta a velocidade, mas apenas muda a direção do movimento das partículas. Então, a força de Lorentz terá um efeito centrípeto. Isso se reflete na figura abaixo.
Aplicativo
De todas as esferas onde a força de Lorentz é usada, uma das maiores é o movimento das partículas no campo magnético da Terra. Se considerarmos nosso planeta como um grande ímã, então as partículas que estão perto dos pólos magnéticos norte fazem um movimento espiral acelerado. Como resultado, eles colidem com átomos da atmosfera superior e vemos as luzes do norte.
No entanto, existem outros casos em que esse fenômeno se aplica. Por exemplo:
- Tubos de raios catódicos. Em seus sistemas de deflexão eletromagnética. Os CRTs têm sido usados por mais de 50 anos consecutivos em dispositivos que vão desde o mais simples osciloscópio até televisores de todos os formatos e tamanhos. É curioso que em matéria de reprodução de cores e trabalho com gráficos, alguns ainda utilizem monitores CRT.
- Máquinas elétricas - geradores e motores. Embora aqui a força de Ampère seja mais provável de agir. Mas essas quantidades podem ser consideradas contíguas. No entanto, esses são dispositivos complexos durante a operação dos quais a influência de muitos fenômenos físicos é observada.
- Em aceleradores de partículas carregadas, para definir suas órbitas e direções.
Conclusão
Vamos resumir e delinear as quatro teses principais deste artigo em termos simples:
- A força de Lorentz atua sobre partículas carregadas que se movem em um campo magnético. Isso decorre da fórmula básica.
- É diretamente proporcional à velocidade de uma partícula carregada e à indução magnética.
- Não afeta a velocidade das partículas.
- Afeta a direção da partícula.
Seu papel é bastante grande nas áreas "elétricas". O especialista não deve perder de vista as informações teóricas básicas sobre as leis fundamentais da física. Este conhecimento será útil, assim como para aqueles que se dedicam ao trabalho científico, design e simplesmente para o desenvolvimento geral.
Por fim, recomendamos assistir a vídeos úteis para consolidar o material estudado:
Agora você sabe o que é a força de Lorentz, a que ela é igual e como ela age nas partículas carregadas. Se você tiver alguma dúvida, pergunte nos comentários abaixo do artigo!
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