Co je to Lorentzova síla, jaké jsou velikosti a směry této síly
Definice
Když se elektrony pohybují podél vodiče, kolem něj vzniká magnetické pole. Současně, pokud umístíte dirigent do příčného magnetického pole a posunete jej, vznikne EMF elektromagnetické indukce. Pokud proud protéká vodičem, který je v magnetickém poli, působí na něj síla zesilovače.
Jeho hodnota závisí na proudícím proudu, délce vodiče, velikosti magnetického indukčního vektoru a sinusovém úhlu mezi čarami magnetického pole a vodičem. Vypočítá se podle vzorce:
Zvažovaná síla je poněkud podobná síle uvažované výše, ale nepůsobí na vodič, ale na pohybující se nabitou částici v magnetickém poli. Vzorec je:
Důležité! Lorentzova síla (FL) působí na elektron pohybující se v magnetickém poli a na dirigenta - ampér.
Z obou vzorců je vidět, že v prvním a druhém případě, čím blíže je sinus úhlu alfa na 90 stupňů, tím větší je účinek na dirigent nebo náboj Fa nebo Fl.
Lorentzova síla tedy není charakterizována změnou velikosti rychlosti, ale účinkem magnetického pole na nabitý elektron nebo kladný ion. Když je FL vystaven, neprovádí práci. V souladu s tím se mění směr pohybu nabité částice, a nikoli její velikost.
Pokud jde o jednotku měření Lorentzovy síly, jako v případě jiných sil ve fyzice, používá se takové množství, jako je Newton. Jeho součásti:
Jak se řídí síla Lorentze
Pro určení směru Lorentzovy síly, stejně jako u Ampérovy síly, funguje pravidlo levé ruky. To znamená, že aby bylo možné pochopit, kde je směrována hodnota Fl, je třeba otevřít dlaň levé ruky tak, aby linie magnetické indukce vstoupily do ruky, a protáhlé čtyři prsty označují směr vektoru rychlosti. Pak palec, ohnutý v pravém úhlu k dlani, ukazuje směr Lorentzovy síly. Na obrázku níže vidíte, jak určit směr.
Pozor! Směr Lorentzovy akce je kolmý na pohyb částice a linie magnetické indukce.
Současně, přesněji řečeno, u pozitivně a negativně nabitých částic záleží na směru čtyř prodloužených prstů. Výše popsané pravidlo levé ruky je vytvořeno pro pozitivní částici.Pokud je záporně nabitá, neměly by linie magnetické indukce směřovat na otevřenou dlaň, ale na její zadní stranu a směr vektoru Fl bude opačný.
Nyní řekneme jednoduchými slovy, co nám tento jev dává a jaký skutečný dopad má na poplatky. Předpokládejme, že se elektron pohybuje v rovině kolmé ke směru čar magnetické indukce. Již jsme zmínili, že Fl neovlivňuje rychlost, ale pouze mění směr pohybu částic. Lorentzova síla pak bude mít centripetální účinek. To se odráží na obrázku níže.
Aplikace
Ze všech oblastí, kde se používá Lorentzova síla, je jednou z největších pohyb částic v magnetickém poli Země. Pokud považujeme naši planetu za velký magnet, pak částice, které jsou poblíž severních magnetických pólů, zrychlují pohyb ve spirále. V důsledku toho se srazí s atomy z horních vrstev atmosféry a vidíme severní světla.
Existují však i další případy, kdy se tento jev uplatňuje. Například:
- Katodové trubice. V jejich elektromagnetických vychylovacích systémech. CRT se používají více než 50 let v řadě v řadě zařízení, od nejjednoduššího osciloskopu po televizory různých tvarů a velikostí. Je zvláštní, že ve věcech barevného vykreslování a grafiky někteří stále používají monitory CRT.
- Elektrické automobily - generátory a motory. I když síla Ampérů zde pravděpodobně působí. Tyto hodnoty však lze považovat za sousední. Jedná se však o složitá zařízení, během nichž je pozorován účinek mnoha fyzikálních jevů.
- V urychlovačích nabitých částic, aby jim daly oběžné dráhy a směry.
Závěr
Shrnout a nastínit čtyři hlavní body tohoto článku v jednoduchém jazyce:
- Lorentzova síla působí na nabité částice, které se pohybují v magnetickém poli. Vyplývá to ze základního vzorce.
- Je přímo úměrná rychlosti nabité částice a magnetické indukci.
- Neovlivňuje rychlost částic.
- Ovlivňuje směr částice.
Jeho role je v „elektrických“ oblastech poměrně velká. Specialista by neměl ztrácet ze zřetele základní teoretické informace o základních fyzikálních zákonech. Tyto znalosti jsou užitečné, stejně jako ti, kteří se zabývají vědeckou prací, designem a jen pro obecný rozvoj.
Nakonec doporučujeme sledovat užitečná videa ke konsolidaci studovaného materiálu:
Nyní víte, co je Lorentzova síla, co se rovná a jak působí na nabité částice. Pokud máte nějaké dotazy, zeptejte se jich v komentářích pod článkem!
Související materiály:
Načítám ...
