Obsah:
- Definícia
- Ako je nasmerovaná Lorentzova sila
- Aplikácia
- Záver
Definícia
Keď sa elektróny pohybujú pozdĺž vodiča, okolo neho vzniká magnetické pole. Súčasne, ak umiestnite vodič do priečneho magnetického poľa a posuniete ho, vznikne EMF elektromagnetickej indukcie. Ak prúd preteká vodičom, ktorý je v magnetickom poli, pôsobí naň sila Ampéra.
Jeho hodnota závisí od pretekajúceho prúdu, dĺžky vodiča, veľkosti vektora magnetickej indukcie a sínusu uhla medzi čiarami magnetického poľa a vodičom. Vypočítajú sa podľa vzorca:
Uvažovaná sila je čiastočne podobná tej, ktorá je uvažovaná vyššie, ale nepôsobí na vodič, ale na pohybujúcu sa nabitú časticu v magnetickom poli. Vzorec je:
Dôležité! Lorentzova sila (Fl) pôsobí na elektrón pohybujúci sa v magnetickom poli a na vodič - Ampér.
Z dvoch vzorcov je zrejmé, že v prvom a druhom prípade, čím je sínus uhla alfa bližšie k 90 stupňom, tým väčší je vplyv na vodič alebo náboj Fа alebo Fl.
Lorentzova sila teda necharakterizuje zmenu veľkosti rýchlosti, ale vplyv magnetického poľa na nabitý elektrón alebo kladný ión. Pri ich vystavení Fl nevykonáva prácu. V súlade s tým sa mení smer rýchlosti pohybu nabitej častice a nie jej hodnota.
Čo sa týka jednotky merania Lorentzovej sily, tak ako v prípade iných síl vo fyzike sa používa taká veličina ako Newton. Jeho zložky:
Ako je nasmerovaná Lorentzova sila
Na určenie smeru Lorentzovej sily, rovnako ako pri ampérovej sile, funguje pravidlo ľavej ruky. To znamená, že aby ste pochopili, kam smeruje hodnota Fl, musíte otvoriť dlaň ľavej ruky tak, aby ruka vstúpila do čiar magnetickej indukcie a vytiahnuté štyri prsty ukazovali smer vektora rýchlosť. Potom palec, ohnutý v pravom uhle k dlani, ukazuje smer Lorentzovej sily. Na obrázku nižšie môžete vidieť, ako určiť smer.
Pozor! Smer Lorentzovho pôsobenia je kolmý na pohyb častice a čiary magnetickej indukcie.
V tomto prípade, presnejšie, pre kladne a záporne nabité častice záleží na smere štyroch vysunutých prstov. Vyššie uvedené pravidlo ľavej ruky je formulované pre kladnú časticu. Ak je záporne nabitý, čiary magnetickej indukcie by nemali smerovať k otvorenej dlani, ale k jej chrbtu a smer vektora Fl bude opačný.
Teraz si jednoduchými slovami povieme, čo nám tento jav dáva a aký skutočný vplyv má na náboje. Predpokladajme, že elektrón sa pohybuje v rovine kolmej na smer čiar magnetickej indukcie. Už sme spomenuli, že Fl neovplyvňuje rýchlosť, ale mení iba smer pohybu častíc. Potom bude mať Lorentzova sila dostredivý účinok. To sa odráža na obrázku nižšie.
Aplikácia
Zo všetkých sfér, kde sa využíva Lorentzova sila, je jednou z najväčších pohyb častíc v magnetickom poli zeme. Ak považujeme našu planétu za veľký magnet, potom častice, ktoré sa nachádzajú v blízkosti severných magnetických pólov, vykonávajú zrýchlený špirálový pohyb. V dôsledku toho sa zrazia s atómami z hornej atmosféry a my vidíme polárnu žiaru.
Existujú však aj iné prípady, kedy sa tento jav uplatňuje. Napríklad:
- Katódové trubice. Vo svojich elektromagnetických vychyľovacích systémoch. CRT sa používajú už viac ako 50 rokov v rade v zariadeniach od najjednoduchších osciloskopov až po televízory všetkých tvarov a veľkostí. Kuriózne je, že v otázkach podania farieb a práce s grafikou niektorí stále používajú CRT monitory.
- Elektrické stroje - generátory a motory. Aj keď tu skôr pôsobí sila Ampere. Tieto množstvá však možno považovať za súvislé. Ide však o zložité zariadenia, pri ktorých prevádzke sa pozoruje vplyv mnohých fyzikálnych javov.
- V urýchľovačoch nabitých častíc, aby sa nastavili ich dráhy a smery.
Záver
Stručne zhrňme a načrtnime štyri hlavné tézy tohto článku:
- Lorentzova sila pôsobí na nabité častice, ktoré sa pohybujú v magnetickom poli. Vyplýva to zo základného vzorca.
- Je priamo úmerná rýchlosti nabitej častice a magnetickej indukcii.
- Neovplyvňuje rýchlosť častíc.
- Ovplyvňuje smer častice.
Jeho úloha je pomerne veľká v "elektrických" oblastiach. Špecialista by nemal stratiť zo zreteľa základné teoretické informácie o základných fyzikálnych zákonoch. Tieto znalosti budú užitočné, rovnako ako pre tých, ktorí sa zaoberajú vedeckou prácou, dizajnom a jednoducho pre všeobecný rozvoj.
Na záver odporúčame sledovať užitočné videá na upevnenie študovaného materiálu:
Teraz viete, čo je Lorentzova sila, čomu sa rovná a ako pôsobí na nabité častice. Ak máte nejaké otázky, opýtajte sa ich v komentároch pod článkom!
Súvisiace materiály:
- Vtipné pravidlo jednoduchými slovami
- Čo je elektrický náboj
- Ako previesť ampéry na kilowatty
- Prechodný prechodový odpor
