¿Cuál es la fuerza de Lorentz, cuál es la magnitud y las direcciones de esta fuerza?
Definición
Cuando los electrones se mueven a lo largo de un conductor, surge un campo magnético a su alrededor. Al mismo tiempo, si coloca el conductor en un campo magnético transversal y lo mueve, surgirá EMF de inducción electromagnética. Si una corriente fluye a través de un conductor que está en un campo magnético, una fuerza de amperios actúa sobre él.
Su valor depende de la corriente que fluye, la longitud del conductor, la magnitud del vector de inducción magnética y el seno del ángulo entre las líneas del campo magnético y el conductor. Se calcula mediante la fórmula:
La fuerza en consideración es algo similar a la considerada anteriormente, pero no actúa sobre el conductor, sino sobre una partícula cargada en movimiento en un campo magnético. La formula es:
Importante! La fuerza de Lorentz (FL) actúa sobre un electrón que se mueve en un campo magnético y sobre el conductor - Amperio.
De las dos fórmulas se puede ver que en el primer y segundo casos, cuanto más cerca esté el seno del ángulo alfa a 90 grados, mayor será el efecto sobre el conductor o la carga Fa o Fl, respectivamente.
Entonces, la fuerza de Lorentz no se caracteriza por un cambio en la magnitud de la velocidad, sino por el efecto del campo magnético sobre el electrón cargado o el ion positivo. Cuando se expone a ellos, FL no realiza trabajo. En consecuencia, es precisamente la dirección de la velocidad de movimiento de la partícula cargada lo que cambia, y no su magnitud.
En cuanto a la unidad de medida de la fuerza de Lorentz, como en el caso de otras fuerzas en física, se utiliza una cantidad como Newton. Sus componentes:
¿Cómo se dirige el poder de Lorentz?
Para determinar la dirección de la fuerza de Lorentz, como con la fuerza de amperios, funciona la regla de la mano izquierda. Esto significa que para comprender hacia dónde se dirige el valor de Fl, es necesario abrir la palma de la mano izquierda para que las líneas de inducción magnética entren en la mano, y los cuatro dedos alargados indican la dirección del vector de velocidad. Luego, el pulgar, doblado en ángulo recto con la palma, indica la dirección de la fuerza de Lorentz. En la imagen de abajo puedes ver cómo determinar la dirección.
Atencion La dirección de la acción de Lorentz es perpendicular al movimiento de la partícula y las líneas de inducción magnética.
En este caso, para ser más precisos, para partículas cargadas positiva y negativamente, la dirección de los cuatro dedos extendidos es importante. La regla de la izquierda descrita anteriormente está formulada para una partícula positiva.Si tiene carga negativa, entonces las líneas de inducción magnética no deben dirigirse a la palma abierta, sino a su lado posterior, y la dirección del vector Fl será opuesta.
Ahora diremos en palabras simples qué nos da este fenómeno y qué impacto real tiene en las cargas. Suponga que un electrón se mueve en un plano perpendicular a la dirección de las líneas de inducción magnética. Ya hemos mencionado que Fl no afecta la velocidad, sino que solo cambia la dirección del movimiento de las partículas. Entonces la fuerza de Lorentz tendrá un efecto centrípeto. Esto se refleja en la figura a continuación.
Solicitud
De todas las áreas donde se usa la fuerza de Lorentz, una de las más grandes es el movimiento de partículas en el campo magnético de la tierra. Si consideramos nuestro planeta como un gran imán, entonces las partículas que están cerca de los polos magnéticos norte hacen un movimiento acelerado en espiral. Como resultado de esto, colisionan con átomos de las capas superiores de la atmósfera, y vemos las luces del norte.
Sin embargo, hay otros casos en los que se aplica este fenómeno. Por ejemplo:
- Tubos de rayos catódicos. En sus sistemas de desviación electromagnética. Los CRT se han utilizado durante más de 50 años seguidos en una variedad de dispositivos, desde el osciloscopio más simple hasta televisores de varias formas y tamaños. Es curioso que en materia de reproducción de color y gráficos, algunos todavía usan monitores CRT.
- Coches eléctricos: generadores y motores. Aunque la fuerza de Ampere es más probable que actúe aquí. Pero estos valores pueden considerarse adyacentes. Sin embargo, estos son dispositivos complejos durante la operación de los cuales se observa el efecto de muchos fenómenos físicos.
- En aceleradores de partículas cargadas para darles órbitas y direcciones.
Conclusión
Para resumir y resumir los cuatro puntos principales de este artículo en un lenguaje simple:
- La fuerza de Lorentz actúa sobre partículas cargadas que se mueven en un campo magnético. Esto se desprende de la fórmula básica.
- Es directamente proporcional a la velocidad de una partícula cargada y la inducción magnética.
- No afecta la velocidad de las partículas.
- Afecta la dirección de la partícula.
Su papel es bastante grande en las áreas "eléctricas". El especialista no debe perder de vista la información teórica básica sobre las leyes físicas fundamentales. Este conocimiento es útil, así como para aquellos que se dedican al trabajo científico, el diseño y solo para el desarrollo general.
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Ahora ya sabe cuál es la fuerza de Lorentz, a qué es igual y cómo actúa sobre las partículas cargadas. Si tiene preguntas, ¡hágalas en los comentarios debajo del artículo!
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