Каква е силата на Лоренц, какви са величината и посоките на тази сила

Наред със силата на Ампер, Куломовото взаимодействие, електромагнитните полета във физиката често се среща концепцията за силата на Лоренц. Това явление е едно от основните в електротехниката и електрониката, заедно с висящо право, електромагнитна индукция на фарадей и други. Действа върху такси, които се движат в магнитно поле. В тази статия накратко и ясно разглеждаме какво е силата на Лоренц и къде се прилага.

дефиниция

Когато електроните се движат по проводник, около него възниква магнитно поле. В същото време, ако поставите проводника в напречно магнитно поле и го преместите, ще възникне ЕМП на електромагнитна индукция. Ако ток тече през проводник, който е в магнитно поле, сила на Ампер действа върху него.

Силата на Ампер и Лоренц

Стойността му зависи от течащия ток, дължината на проводника, величината на вектора на магнитната индукция и синуса на ъгъла между линиите на магнитното поле и проводника. Изчислява се по формулата:

Форма на сила на Ампер

Разглежданата сила е донякъде подобна на тази, разгледана по-горе, но не действа върху проводника, а върху движеща се заредена частица в магнитно поле. Формулата е:

Определяне на силата на Лоренц

Важно! Силата на Лоренц (FL) действа върху електрон, движещ се в магнитно поле, а върху проводника - Ампер.

От двете формули се вижда, че в първия и втория случай, колкото по-близо е синусът на ъгъла алфа до 90 градуса, толкова по-голям е ефектът върху проводника или заряда съответно Fa или Fl.

И така, силата на Лоренц не се характеризира с промяна в величината на скоростта, а от въздействието на магнитно поле върху зареден електрон или положителен йон. Когато са изложени на тях, FL не извършва работа. Съответно, именно посоката на скоростта на движение на заредената частица се променя, а не нейната величина.

Що се отнася до мерната единица на силата на Лоренц, както в случая с други сили във физиката, се използва количество като Нютон. Неговите компоненти:

Звено Нютон

Как се насочва силата на Лоренц

За да се определи посоката на силата на Лоренц, както при силата на Ампер, действа правилото на лявата ръка. Това означава, че за да разбере къде е насочена стойността на Fl, човек трябва да отвори дланта на лявата ръка, така че линиите на магнитната индукция да влязат в ръката, а удължените четири пръста да посочат посоката на вектора на скоростта. Тогава палецът, огънат под прав ъгъл към дланта, посочва посоката на силата на Лоренц. На снимката по-долу виждате как да определите посоката.

Посоката на силата на Лоренц

Внимание! Посоката на действието на Лоренц е перпендикулярна на движението на частицата и линиите на магнитна индукция.

Насока на силите

В същото време, за да бъдем по-точни, за положително и отрицателно заредени частици, посоката на четири изпънати пръста има значение. Гореописаното правило вляво е формулирано за положителна частица.Ако е отрицателно зареден, тогава линиите на магнитната индукция не трябва да бъдат насочени към отворената длан, а към задната му страна, а посоката на вектора Fl ще е обратна.

Посоката на вектора и линиите на магнитната индукция

Сега ще кажем с прости думи какво ни дава това явление и какво реално влияние оказва върху обвиненията. Да предположим, че електрон се движи в равнина, перпендикулярна на посоката на линиите на магнитната индукция. Вече споменахме, че Fl не влияе на скоростта, а само променя посоката на движение на частиците. Тогава силата на Лоренц ще има центрипетален ефект. Това е отразено на фигурата по-долу.

Центрипетално въздействие

приложение

От всички области, където се използва силата на Лоренц, една от най-големите е движението на частици в магнитното поле на земята. Ако разгледаме нашата планета като голям магнит, тогава частиците, които са в близост до северните магнитни полюси, правят ускорено движение в спирала. В резултат на това те се сблъскват с атоми от горната атмосфера и ние виждаме северното сияние.

Има обаче и други случаи, когато това явление се прилага. Например:

  • Катодни тръби. В техните електромагнитни отклоняващи системи. CRT се използват повече от 50 години подред в различни устройства, от най-простия осцилоскоп до телевизори с различни форми и размери. Любопитно е, че по отношение на цветопредаването и работата с графиката някои все още използват CRT монитори.
  • Електрически автомобили - генератори и двигатели. Въпреки че силата на Ампер е по-вероятно да действа тук. Но тези стойности могат да се считат за съседни. Това обаче са сложни устройства, по време на работа на които се наблюдава ефектът на много физически явления.
  • В ускорители на заредени частици, за да им даде орбита и посоки.

заключение

За да обобщим и очертая четирите основни точки на тази статия на прост език:

  1. Силата на Лоренц действа върху заредени частици, които се движат в магнитно поле. Това следва от основната формула.
  2. Той е пряко пропорционален на скоростта на заредена частица и магнитната индукция.
  3. Не влияе на скоростта на частиците.
  4. Засяга посоката на частицата.

Ролята му е доста голяма в "електрическите" зони. Специалистът не трябва да изпуска от поглед основната теоретична информация за основните физически закони. Тези знания ще бъдат полезни, както и за тези, които се занимават с научна работа, дизайн и просто за общо развитие.

И накрая, препоръчваме да гледате полезни видеоклипове, за да консолидирате изучения материал:

Сега знаете каква е силата на Лоренц, на какво е равна и как влияе върху заредените частици. Ако имате въпроси, попитайте ги в коментарите под статията!

Свързани материали:

Зареждането ...

Добавете коментар

Задължителните полета са маркирани *