ما هي قوة لورنتز ، ما هو حجم واتجاه هذه القوة

تعريف

عندما تتحرك الإلكترونات على طول موصل ، ينشأ مجال مغناطيسي حولها. في نفس الوقت ، إذا وضعت الموصل في مجال مغناطيسي مستعرض وحركته ، سيظهر EMF للحث الكهرومغناطيسي. إذا كان التيار يتدفق عبر موصل موجود في مجال مغناطيسي ، فإن قوة أمبير تعمل عليه.

تعتمد قيمته على التيار المتدفق ، وطول الموصل ، وحجم ناقل الحث المغناطيسي وجيب الزاوية بين خطوط المجال المغناطيسي والموصل. يتم حسابه بالصيغة:

القوة قيد النظر تشبه إلى حد ما القوة المذكورة أعلاه ، ولكنها لا تعمل على الموصل ، ولكن على جسيم متحرك مشحون في مجال مغناطيسي. الصيغة هي:

مهم! تعمل قوة لورنتز (FL) على إلكترون يتحرك في مجال مغناطيسي ، وعلى الموصل - أمبير.

من الصيغتين يمكن ملاحظة أنه في الحالتين الأولى والثانية ، كلما اقترب جيب الزاوية ألفا من 90 درجة ، زاد التأثير على الموصل أو الشحن Fa أو Fl ، على التوالي.

لذلك ، لا تتميز قوة لورنتز بتغيير في حجم السرعة ، ولكن بتأثير المجال المغناطيسي على إلكترون مشحون أو أيون موجب. عند التعرض لها ، لا يؤدي FL العمل. وفقًا لذلك ، فإن اتجاه سرعة حركة الجسيم المشحون هو الذي يتغير بالضبط وليس حجمه.

أما بالنسبة لوحدة قياس قوة لورنتز ، كما في حالة القوى الأخرى في الفيزياء ، يتم استخدام كمية مثل نيوتن. مكوناته:

كيف يتم توجيه قوة لورنتز

لتحديد اتجاه قوة Lorentz ، كما هو الحال مع قوة Ampere ، تعمل قاعدة اليد اليسرى. هذا يعني أنه من أجل فهم المكان الذي يتم فيه توجيه قيمة Fl ، يحتاج المرء إلى فتح راحة اليد اليسرى بحيث تدخل خطوط الحث المغناطيسي إلى اليد ، وتشير الأصابع الأربعة الممدودة إلى اتجاه ناقل السرعة. ثم يشير الإبهام ، المنحنى بزاوية قائمة إلى راحة اليد ، إلى اتجاه قوة لورنتز. في الصورة أدناه ترى كيفية تحديد الاتجاه.

انتباه! اتجاه عمل لورنتز متعامد مع حركة الجسيم وخطوط الحث المغناطيسي.

في الوقت نفسه ، لكي نكون أكثر دقة ، بالنسبة للجسيمات الموجبة والسالبة ، فإن اتجاه أربعة أصابع ممتدة مهم. تم صياغة القاعدة اليسرى الموضحة أعلاه لجسيم إيجابي.إذا تم شحنه بشكل سلبي ، فيجب عدم توجيه خطوط الحث المغناطيسي إلى راحة اليد المفتوحة ، ولكن إلى جانبها الخلفي ، وسيكون اتجاه المتجه Fl متقابلًا.

الآن سنخبر بكلمات بسيطة ما تعطينا هذه الظاهرة وتأثيرها الحقيقي على الشحنات. افترض أن الإلكترون يتحرك في مستوى عمودي على اتجاه خطوط الحث المغناطيسي. لقد ذكرنا بالفعل أن Fl لا يؤثر على السرعة ، ولكنه يغير فقط اتجاه حركة الجسيمات. ثم سيكون لقوة لورنتز تأثير مركزي. ينعكس هذا في الشكل أدناه.

التطبيق

من بين جميع المناطق التي تستخدم فيها قوة لورنتز ، واحدة من أكبرها هي حركة الجسيمات في المجال المغناطيسي للأرض. إذا اعتبرنا كوكبنا مغناطيسًا كبيرًا ، فإن الجسيمات القريبة من الأقطاب المغناطيسية الشمالية تجعل الحركة المتسارعة في شكل حلزوني. ونتيجة لذلك ، تصطدم مع ذرات من الغلاف الجوي العلوي ، ونرى الأضواء الشمالية.

ومع ذلك ، هناك حالات أخرى حيث تنطبق هذه الظاهرة. على سبيل المثال:

• أنابيب أشعة الكاثود. في أنظمة الانحراف الكهرومغناطيسي الخاصة بهم. تم استخدام CRTs لأكثر من 50 عامًا على التوالي في أجهزة مختلفة ، من أبسط منظار الذبذبات إلى أجهزة التلفزيون من مختلف الأشكال والأحجام. من الغريب أنه في مسائل عرض الألوان والعمل مع الرسومات ، لا يزال البعض يستخدم شاشات CRT.
• سيارات كهربائية - مولدات ومحركات. على الرغم من أن قوة Ampere من المرجح أن تعمل هنا. لكن هذه القيم يمكن اعتبارها متجاورة. ومع ذلك ، فهذه أجهزة معقدة أثناء التشغيل يلاحظ تأثير العديد من الظواهر الفيزيائية.
• في مسرعات الجسيمات المشحونة لإعطائها مدارات واتجاهات.

الخلاصة

لتلخيص وتحديد النقاط الأربع الرئيسية لهذه المقالة بلغة بسيطة:

1. تعمل قوة لورنتز على الجسيمات المشحونة التي تتحرك في المجال المغناطيسي. هذا يتبع من الصيغة الأساسية.
2. يتناسب بشكل مباشر مع سرعة الجسيمات المشحونة والحث المغناطيسي.
3. لا يؤثر على سرعة الجسيمات.
4. يؤثر على اتجاه الجسيم.

دورها كبير جدا في المجالات "الكهربائية". يجب ألا يغيب الأخصائي عن المعلومات النظرية الأساسية حول القوانين الفيزيائية الأساسية. هذه المعرفة مفيدة ، وكذلك أولئك الذين يشاركون في العمل العلمي والتصميم ومجرد للتنمية العامة.

أخيرًا ، نوصي بمشاهدة مقاطع فيديو مفيدة لتعزيز المادة التي تمت دراستها:

الآن أنت تعرف ما هي قوة لورنتز ، وما تعادلها وكيف تعمل على الجسيمات المشحونة. إذا كانت لديك أسئلة ، فاطلبها في التعليقات أسفل المقالة!

مواد ذات صلة:

• حكم جيميل بكلمات بسيطة
• ما هي الشحنة الكهربائية
• كيفية تحويل الأمبيرات إلى كيلووات
• مقاومة التواصل