Qual è la forza di Lorentz, quali sono la grandezza e le direzioni di questa forza

definizione

Quando gli elettroni si muovono lungo un conduttore, attorno a esso sorge un campo magnetico. Allo stesso tempo, se si posiziona il conduttore in un campo magnetico trasversale e lo si sposta, si genererà EMF di induzione elettromagnetica. Se una corrente fluisce attraverso un conduttore che si trova in un campo magnetico, una forza Ampere agisce su di esso.

Il suo valore dipende dalla corrente che scorre, dalla lunghezza del conduttore, dall'ampiezza del vettore di induzione magnetica e dal seno dell'angolo tra le linee del campo magnetico e il conduttore. Si calcola con la formula:

La forza in esame è in qualche modo simile a quella considerata sopra, ma non agisce sul conduttore, ma su una particella carica in movimento in un campo magnetico. La formula è:

! importante La forza di Lorentz (FL) agisce su un elettrone che si muove in un campo magnetico e sul conduttore - Ampere.

Dalle due formule si può vedere che nel primo e nel secondo caso, più vicino è il seno dell'angolo alfa a 90 gradi, maggiore è l'effetto sul conduttore o carica Fa o Fl, rispettivamente.

Quindi, la forza di Lorentz non è caratterizzata da un cambiamento nella grandezza della velocità, ma dall'effetto di un campo magnetico su un elettrone carico o ione positivo. Se esposto a loro, FL non esegue lavori. Di conseguenza, è la direzione della velocità di movimento della particella carica che cambia e non la sua grandezza.

Per quanto riguarda l'unità di misura della forza di Lorentz, come nel caso di altre forze in fisica, viene usata una quantità come Newton. I suoi componenti:

Come è diretto il potere di Lorentz

Per determinare la direzione della forza di Lorentz, come con la forza Ampere, la regola della mano sinistra funziona. Ciò significa che per capire dove è diretto il valore Fl, è necessario aprire il palmo della mano sinistra in modo che le linee di induzione magnetica entrino nella mano e le quattro dita allungate indichino la direzione del vettore di velocità. Quindi il pollice, piegato ad angolo retto rispetto al palmo, indica la direzione della forza di Lorentz. Nell'immagine qui sotto vedi come determinare la direzione.

Attenzione! La direzione dell'azione di Lorentz è perpendicolare al moto della particella e alle linee di induzione magnetica.

Allo stesso tempo, per essere più precisi, per particelle caricate positivamente e negativamente, conta la direzione di quattro dita estese. La regola della mano sinistra sopra descritta è formulata per una particella positiva.Se è caricato negativamente, le linee di induzione magnetica non devono essere dirette verso il palmo aperto, ma verso il suo lato posteriore e la direzione del vettore Fl sarà opposta.

Ora diremo in parole semplici cosa ci dà questo fenomeno e quale impatto reale ha sulle accuse. Supponiamo che un elettrone si muova su un piano perpendicolare alla direzione delle linee di induzione magnetica. Abbiamo già detto che Fl non influenza la velocità, ma cambia solo la direzione del movimento delle particelle. Quindi la forza di Lorentz avrà un effetto centripeto. Ciò si riflette nella figura seguente.

applicazione

Di tutte le aree in cui viene utilizzata la forza di Lorentz, una delle più grandi è il movimento di particelle nel campo magnetico terrestre. Se consideriamo il nostro pianeta come un grande magnete, allora le particelle che si trovano vicino ai poli magnetici del nord fanno un movimento accelerato in una spirale. Di conseguenza, si scontrano con gli atomi degli strati superiori dell'atmosfera e vediamo l'aurora boreale.

Tuttavia, ci sono altri casi in cui si applica questo fenomeno. Per esempio:

• Tubi catodici. Nei loro sistemi di deflessione elettromagnetica. I CRT sono stati utilizzati per più di 50 anni consecutivi in ​​vari dispositivi, dall'oscilloscopio più semplice a televisori di varie forme e dimensioni. È curioso che in materia di resa cromatica e grafica, alcuni utilizzino ancora i monitor CRT.
• Auto elettriche - generatori e motori. Sebbene la forza di Ampere abbia maggiori probabilità di agire qui. Ma questi valori possono essere considerati adiacenti. Tuttavia, questi sono dispositivi complessi durante l'operazione di cui si osserva l'effetto di molti fenomeni fisici.
• In acceleratori di particelle cariche per dare loro orbite e direzioni.

conclusione

Per riassumere e delineare i quattro punti principali di questo articolo in un linguaggio semplice:

1. La forza di Lorentz agisce su particelle cariche che si muovono in un campo magnetico. Ciò deriva dalla formula di base.
2. È direttamente proporzionale alla velocità di una particella carica e all'induzione magnetica.
3. Non influisce sulla velocità delle particelle.
4. Influisce sulla direzione della particella.

Il suo ruolo è piuttosto ampio nelle aree "elettriche". Lo specialista non dovrebbe perdere di vista le informazioni teoriche di base sulle leggi fisiche fondamentali. Questa conoscenza è utile, così come coloro che sono impegnati in lavori scientifici, design e solo per lo sviluppo generale.

Infine, ti consigliamo di guardare video utili per consolidare il materiale studiato:

Ora sai cos'è la forza di Lorentz, a cosa corrisponde e come agisce sulle particelle cariche. Se hai domande, chiedile nei commenti sotto l'articolo!

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