Conţinut:
- Definiție
- Cum este direcționată forța Lorentz
- Aplicație
- Concluzie
Definiție
Când electronii se mișcă de-a lungul unui conductor, în jurul acestuia apare un câmp magnetic. În același timp, dacă plasați un conductor într-un câmp magnetic transversal și îl mutați, va apărea un EMF de inducție electromagnetică. Dacă un curent trece printr-un conductor aflat într-un câmp magnetic, asupra lui acţionează forţa Amperi.
Valoarea acestuia depinde de curentul care curge, lungimea conductorului, mărimea vectorului de inducție magnetică și sinusul unghiului dintre liniile câmpului magnetic și conductor. Ele sunt calculate prin formula:
Forța considerată este parțial similară cu cea considerată mai sus, dar nu acționează asupra unui conductor, ci asupra unei particule încărcate în mișcare într-un câmp magnetic. Formula este:
Important! Forța Lorentz (Fl) acționează asupra unui electron care se mișcă într-un câmp magnetic și asupra unui conductor - Amperi.
Din cele două formule se poate observa că în primul și al doilea caz, cu cât sinusul unghiului alfa este mai aproape de 90 de grade, cu atât este mai mare efectul asupra conductorului sau a sarcinii Fа sau, respectiv, Fl.
Deci, forța Lorentz nu caracterizează modificarea mărimii vitezei, ci efectul câmpului magnetic asupra unui electron încărcat sau ion pozitiv. Când este expus la acestea, Fl nu efectuează lucrări. În consecință, direcția vitezei de mișcare a particulei încărcate este cea care se schimbă, și nu valoarea acesteia.
În ceea ce privește unitatea de măsură a forței Lorentz, ca și în cazul altor forțe din fizică, se folosește o astfel de cantitate precum Newton. Componentele sale:
Cum este direcționată forța Lorentz
Pentru a determina direcția forței Lorentz, ca și în cazul forței Ampere, regula mâinii stângi funcționează. Aceasta înseamnă că, pentru a înțelege unde este direcționată valoarea lui Fl, trebuie să deschideți palma mâinii stângi, astfel încât în mâna a intrat în liniile de inducție magnetică, iar cele patru degete întinse indicau direcția vectorului viteză. Apoi degetul mare, îndoit în unghi drept față de palmă, indică direcția forței Lorentz. În imaginea de mai jos, puteți vedea cum să determinați direcția.
Atenţie! Direcția acțiunii Lorentz este perpendiculară pe mișcarea particulei și pe liniile de inducție magnetică.
În acest caz, pentru a fi mai precis, pentru particulele încărcate pozitiv și negativ, contează direcția celor patru degete întinse. Regula din stânga de mai sus este formulată pentru o particulă pozitivă. Dacă este încărcat negativ, atunci liniile de inducție magnetică ar trebui să fie îndreptate nu spre palma deschisă, ci spre spatele acesteia, iar direcția vectorului Fl va fi opusă.
Acum vom spune în cuvinte simple ce ne oferă acest fenomen și ce efect real are asupra taxelor. Să presupunem că electronul se mișcă într-un plan perpendicular pe direcția liniilor de inducție magnetică. Am menționat deja că Fl nu afectează viteza, ci doar schimbă direcția de mișcare a particulelor. Atunci forța Lorentz va avea un efect centripet. Acest lucru este reflectat în figura de mai jos.
Aplicație
Dintre toate sferele în care se folosește forța Lorentz, una dintre cele mai mari este mișcarea particulelor în câmpul magnetic al pământului. Dacă considerăm planeta noastră ca un magnet mare, atunci particulele care se află în apropierea polilor magnetici nordici fac o mișcare spirală accelerată. Drept urmare, se ciocnesc cu atomii din atmosfera superioară și vedem aurora boreală.
Cu toate acestea, există și alte cazuri în care se aplică acest fenomen. De exemplu:
- Tuburi catodice. În sistemele lor de deviere electromagnetică. CRT-urile au fost folosite de mai bine de 50 de ani la rând în dispozitive, de la cel mai simplu osciloscop până la televizoare de toate formele și dimensiunile. Este curios că în chestiuni de reproducere a culorilor și de lucru cu grafica, unii mai folosesc monitoare CRT.
- Masini electrice - generatoare si motoare. Deși aici forța lui Ampere este mai probabil să acționeze. Dar aceste cantități pot fi considerate adiacente. Cu toate acestea, acestea sunt dispozitive complexe în timpul funcționării cărora se observă influența multor fenomene fizice.
- În acceleratoarele de particule încărcate, pentru a-și stabili orbitele și direcțiile.
Concluzie
Să rezumam și să conturăm cele patru teze principale ale acestui articol în termeni simpli:
- Forța Lorentz acționează asupra particulelor încărcate care se mișcă într-un câmp magnetic. Aceasta rezultă din formula de bază.
- Este direct proporțională cu viteza unei particule încărcate și cu inducția magnetică.
- Nu afectează viteza particulelor.
- Afectează direcția particulei.
Rolul său este destul de mare în zonele „electrice”. Specialistul nu trebuie să piardă din vedere informațiile teoretice de bază despre legile fundamentale ale fizicii. Aceste cunoștințe vor fi utile, precum și celor care sunt implicați în lucrări științifice, design și pur și simplu pentru dezvoltarea generală.
În cele din urmă, vă recomandăm să vizionați videoclipuri utile pentru a consolida materialul studiat:
Acum știți ce este forța Lorentz, cu ce este egală și cum acționează ea asupra particulelor încărcate. Dacă aveți întrebări, adresați-le în comentariile de sub articol!
Materiale conexe:
- Regula gimlet-ului în cuvinte simple
- Ce este sarcina electrică
- Cum se transformă amperi în kilowați
- Rezistenta de contact tranzitorie
