Čo je to Lorentzova sila, aké sú veľkosti a smery tejto sily
definícia
Keď sa elektróny pohybujú po vodiči, 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 ampérová sila.
Jeho hodnota závisí od tečúceho prúdu, dĺžky vodiča, veľkosti magnetického indukčného vektora a sínusového uhlu medzi čiarami magnetického poľa a vodiča. Vypočíta sa pomocou vzorca:
Zohľadnená sila je čiastočne podobná tej, ktorá sa uvažuje 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 vodiča - Ampéra.
Z týchto dvoch vzorcov je zrejmé, že v prvom a druhom prípade, čím bližšie je sínusový uhol alfa na 90 stupňov, tým väčší je účinok na vodič alebo náboj Fa alebo Fl.
Lorentzova sila teda nie je charakterizovaná zmenou veľkosti rýchlosti, ale účinkom magnetického poľa na nabitý elektrón alebo kladný ión. Ak je FL vystavená, nevykonáva prácu. V súlade s tým sa mení smer pohybu nabitej častice, a nie jej veľkosť.
Pokiaľ ide o jednotku merania Lorentzovej sily, ako v prípade iných fyzických síl, používa sa množstvo ako Newton. Jeho súčasti:
Ako sa riadi sila Lorentza
Na určenie smeru sily Lorentzovej, rovnako ako v prípade sily Ampér, funguje pravidlo ľavej ruky. To znamená, že na to, aby sme pochopili, kde je smerovaná hodnota Fl, je potrebné otvoriť dlaň ľavej ruky, aby do nej vstúpili čiary magnetickej indukcie a predĺžené štyri prsty naznačujú smer vektora rýchlosti. Potom palec, ohnutý v pravom uhle k dlani, ukazuje smer sily Lorentzovej. Na obrázku nižšie vidíte, ako určiť smer.
Varovanie! Smer Lorentzovej akcie je kolmý na pohyb častice a čiary magnetickej indukcie.
Zároveň, presnejšie povedané, pre pozitívne a negatívne nabité častice je dôležitý smer štyroch predĺžených prstov. Vyššie opísané pravidlo ľavej ruky je formulované pre pozitívnu časticu.Ak je záporne nabitá, línie magnetickej indukcie by nemali smerovať k otvorenej dlani, ale k jej zadnej strane a smer vektora Fl bude opačný.
Teraz jednoduchými slovami povieme, čo nám tento jav dáva a aký má skutočný vplyv na obvinenia. Predpokladajme, že elektrón sa pohybuje v rovine kolmej na smer línií magnetickej indukcie. Už sme spomenuli, že Fl neovplyvňuje rýchlosť, ale iba mení smer pohybu častíc. Lorentzova sila potom bude mať centripetálny účinok. Toto sa odráža na nasledujúcom obrázku.
prihláška
Zo všetkých oblastí, v ktorých sa používa Lorentzova sila, je jednou z najväčších pohyb častíc v magnetickom poli Zeme. Ak považujeme našu planétu za veľký magnet, potom častice, ktoré sú blízko severných magnetických pólov, robia zrýchlený pohyb v špirále. V dôsledku toho sa zrazia s atómami z hornej atmosféry a vidíme polárne svetlá.
Existujú však aj iné prípady, keď sa tento jav uplatňuje. Napríklad:
- Rúrky s katódovými lúčmi. V ich elektromagnetických vychyľovacích systémoch. CRT sa používajú už viac ako 50 rokov v rade v rôznych zariadeniach, od najjednoduchšieho osciloskopu po televízory rôznych tvarov a veľkostí. Je zvláštne, že vo veciach farebného vykresľovania a grafiky niektorí stále používajú monitory CRT.
- Elektrické autá - generátory a motory. Aj keď sila Ampéra tu pravdepodobne pôsobí. Tieto hodnoty však možno považovať za susedné. Sú to však zložité zariadenia, pri ktorých sa pozoruje účinok mnohých fyzikálnych javov.
- V urýchľovačoch nabitých častíc, aby im dali orbity a smery.
záver
Zhrnutie a načrtnutie štyroch hlavných bodov tohto článku v jednoduchom jazyku:
- 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 zabudnúť na základné teoretické informácie o základných fyzikálnych zákonoch. Tieto vedomosti sú užitočné, rovnako ako tí, ktorí sa zaoberajú vedeckou prácou, dizajnom a len pre všeobecný rozvoj.
Na záver vám odporúčame pozerať si užitočné videá na konsolidáciu študovaného materiálu:
Teraz viete, čo je Lorentzova sila, čo sa jej rovná a ako ovplyvňuje nabité častice. Ak máte nejaké otázky, opýtajte sa ich na komentáre v článku!
Súvisiace materiály:
Načítava...
