Vad är Lorentz-kraften, vad är denna styrks storlek och riktningar
definition
När elektroner rör sig längs en ledare uppstår ett magnetfält runt den. Samtidigt, om du placerar ledaren i ett tvärgående magnetfält och flyttar den, uppstår EMF för elektromagnetisk induktion. Om en ström flyter genom en ledare som är i ett magnetfält, verkar en Ampere-kraft på den.
Dess värde beror på den strömmande strömmen, ledarens längd, den magnetiska induktionsvektorns storlek och sinus för vinkeln mellan magnetfältets linjer och ledaren. Det beräknas med formeln:
Kraften som beaktas är något liknande den som övervägs ovan, men verkar inte på ledaren utan på en rörlig laddad partikel i ett magnetfält. Formeln är:
Viktigt! Lorentz-kraften (FL) verkar på en elektron som rör sig i ett magnetfält och på ledaren - Ampere.
Från de två formlerna kan man se att ju närmare sinus vinkeln alfas till 90 grader, desto större är effekten på ledaren respektive laddningen Fa resp Fl.
Således kännetecknas inte Lorentz-kraften av en förändring i hastigheten, utan av effekten av ett magnetfält på en laddad elektron eller positiv jon. När FL utsätts för dem utför inte arbetet. Följaktligen är det just riktningen för den laddade partikelns rörelseshastighet som förändras och inte dess storlek.
När det gäller enheten för mätning av Lorentz-kraften, som för andra krafter i fysiken, används en mängd som Newton. Dess komponenter:
Hur styrs Lorentz
För att bestämma Lorentz-styrkens riktning, som med Ampere-styrkan, fungerar vänsterstyran. Detta betyder att för att förstå var Fl-värdet riktas, måste man öppna vänster handflata så att linjerna med magnetisk induktion kommer in i handen, och de långsträckta fyra fingrarna anger hastighetsvektorns riktning. Sedan indikerar tummen, böjd i rät vinkel mot handflatan, riktningen för Lorentz-kraften. På bilden nedan ser du hur du bestämmer riktningen.
Varning! Riktningen för Lorentz-handlingen är vinkelrätt mot rörelsen hos partikeln och magnetiska induktionslinjer.
För att vara mer exakt, för positivt och negativt laddade partiklar, spelar riktningen för fyra utsträckta fingrar samtidigt. Den ovan beskrivna vänsterregeln är formulerad för en positiv partikel.Om den är negativt laddad, bör magnetlinjelinjerna inte riktas mot den öppna handflatan, utan mot dess baksida, och riktningen för vektorn Fl kommer att vara motsatt.
Nu kommer vi att säga med enkla ord vad detta fenomen ger oss och vilken verklig inverkan det har på avgifterna. Anta att en elektron rör sig i ett plan vinkelrätt mot riktningen för magnetisk induktionslinjer. Vi har redan nämnt att Fl inte påverkar hastigheten utan bara ändrar partiklarnas rörelseriktning. Då kommer Lorentz-kraften att ha en centripetal effekt. Detta återspeglas i figuren nedan.
ansökan
Av alla områden där Lorentz-kraften används är en av de största rörelsen av partiklar i jordens magnetfält. Om vi betraktar vår planet som en stor magnet, gör partiklarna som är nära de nordliga magnetpolerna en accelererad rörelse i en spiral. Som ett resultat av detta kolliderar de med atomer från den övre atmosfären, och vi ser norrskenet.
Det finns dock andra fall där detta fenomen gäller. Till exempel:
- Katodstrålerör. I deras elektromagnetiska avböjningssystem. CRT: er har använts i mer än 50 år i rad i olika enheter, från det enklaste oscilloskopet till tv-apparater i olika former och storlekar. Det är konstigt att vissa fortfarande använder CRT-skärmar i fråga om färgåtergivning och arbete med grafik.
- Elbilar - generatorer och motorer. Även om Ampere-kraften är mer benägna att agera här. Men dessa värden kan betraktas som intilliggande. Detta är emellertid komplexa anordningar under drift som effekten av många fysiska fenomen observeras.
- I acceleratorer för laddade partiklar för att ge dem banor och riktningar.
slutsats
För att sammanfatta och beskriva de fyra huvudpunkterna i denna artikel på ett enkelt språk:
- Lorentz-kraften verkar på laddade partiklar som rör sig i ett magnetfält. Detta följer av grundformeln.
- Det är direkt proportionellt mot hastigheten för en laddad partikel och magnetisk induktion.
- Påverkar inte partikelhastigheten.
- Påverkar partikelns riktning.
Dess roll är ganska stor inom de "elektriska" områdena. Specialisten ska inte förlora grundläggande teoretisk information om de grundläggande fysiska lagarna. Denna kunskap är användbar, liksom de som bedriver vetenskapligt arbete, design och bara för allmän utveckling.
Slutligen rekommenderar vi att du tittar på användbara videor för att konsolidera det studerade materialet:
Nu vet du vad Lorentz-kraften är, vad den är lika med och hur den verkar på laddade partiklar. Om du har frågor, fråga dem i kommentarerna under artikeln!
Relaterade material:
Hämtar ...
