Lực Lorentz là gì, cường độ và hướng của lực này là gì
Định nghĩa
Khi các electron di chuyển dọc theo một dây dẫn, một từ trường phát sinh xung quanh nó. Đồng thời, nếu bạn đặt dây dẫn trong một từ trường ngang và di chuyển nó, EMF của cảm ứng điện từ sẽ phát sinh. Nếu một dòng điện chạy qua một dây dẫn trong từ trường, một lực Ampe tác dụng lên nó.
Giá trị của nó phụ thuộc vào dòng điện chạy, chiều dài của dây dẫn, độ lớn của vectơ cảm ứng từ và sin của góc giữa các đường sức của từ trường và dây dẫn. Nó được tính theo công thức:
Lực được xem xét có phần giống với lực được xem xét ở trên, nhưng không tác dụng lên dây dẫn, mà trên một hạt tích điện chuyển động trong từ trường. Công thức là:
Quan trọng! Lực Lorentz (FL) tác dụng lên một electron chuyển động trong từ trường và trên dây dẫn - Ampere.
Từ hai công thức có thể thấy rằng trong trường hợp thứ nhất và thứ hai, sin của góc alpha càng gần 90 độ, hiệu ứng trên dây dẫn hoặc điện tích Fa hoặc Fl tương ứng càng lớn.
Vì vậy, lực Lorentz không được đặc trưng bởi sự thay đổi cường độ của vận tốc, mà bởi tác động của từ trường lên một electron tích điện hoặc ion dương. Khi tiếp xúc với họ, FL không thực hiện công việc. Theo đó, nó chính xác là hướng của vận tốc chuyển động của hạt tích điện thay đổi, chứ không phải độ lớn của nó.
Đối với đơn vị đo lực Lorentz, như trong trường hợp các lực khác trong vật lý, một đại lượng như Newton được sử dụng. Thành phần của nó:
Sức mạnh của Lorentz được định hướng như thế nào
Để xác định hướng của lực Lorentz, như với lực Ampe, quy tắc của tay trái hoạt động. Điều này có nghĩa là để hiểu được giá trị Fl được định hướng ở đâu, người ta cần mở lòng bàn tay trái sao cho các đường cảm ứng từ đi vào bàn tay và bốn ngón tay thon dài chỉ ra hướng của vectơ vận tốc. Sau đó, ngón cái, uốn cong một góc bên phải với lòng bàn tay, cho biết hướng của lực Lorentz. Trong hình dưới đây bạn thấy làm thế nào để xác định hướng.
Chú ý! Hướng của hành động Lorentz vuông góc với chuyển động của hạt và các đường cảm ứng từ.
Đồng thời, chính xác hơn, đối với các hạt tích điện dương và âm, hướng của bốn ngón tay mở rộng có vấn đề. Quy tắc bàn tay trái được mô tả ở trên được xây dựng cho một hạt dương.Nếu nó được tích điện âm, thì các đường cảm ứng từ không nên được hướng vào lòng bàn tay mở, mà hướng về phía sau của nó, và hướng của vectơ Fl sẽ ngược lại.
Bây giờ chúng tôi sẽ nói một cách đơn giản những gì hiện tượng này mang lại cho chúng tôi và tác động thực sự của nó đối với các khoản phí. Giả sử rằng một electron di chuyển trong mặt phẳng vuông góc với hướng của các đường cảm ứng từ. Chúng tôi đã đề cập rằng Fl không ảnh hưởng đến tốc độ, mà chỉ thay đổi hướng chuyển động của các hạt. Khi đó lực Lorentz sẽ có hiệu ứng hướng tâm. Điều này được phản ánh trong hình dưới đây.
Ứng dụng
Trong tất cả các khu vực sử dụng lực Lorentz, một trong những khu vực lớn nhất là sự chuyển động của các hạt trong từ trường của trái đất. Nếu chúng ta coi hành tinh của chúng ta là một nam châm lớn, thì các hạt ở gần cực từ phía bắc tạo ra chuyển động gia tốc theo hình xoắn ốc. Kết quả là, chúng va chạm với các nguyên tử từ các tầng trên của bầu khí quyển và chúng ta thấy ánh sáng phía bắc.
Tuy nhiên, có những trường hợp khác áp dụng hiện tượng này. Ví dụ:
- Ống tia cathode. Trong các hệ thống lệch điện từ của họ. CRT đã được sử dụng trong hơn 50 năm liên tiếp trong các thiết bị khác nhau, từ máy hiện sóng đơn giản nhất đến TV có hình dạng và kích cỡ khác nhau. Điều tò mò là trong các vấn đề về kết xuất màu sắc và đồ họa, một số vẫn sử dụng màn hình CRT.
- Xe điện - máy phát điện và động cơ. Mặc dù lực lượng của Ampere có nhiều khả năng hành động ở đây. Nhưng những giá trị này có thể được coi là liền kề. Tuy nhiên, đây là những thiết bị phức tạp trong quá trình hoạt động, trong đó quan sát thấy ảnh hưởng của nhiều hiện tượng vật lý.
- Trong các máy gia tốc của các hạt tích điện để cho chúng quỹ đạo và hướng.
Phần kết luận
Để tóm tắt và phác thảo bốn điểm chính của bài viết này bằng ngôn ngữ đơn giản:
- Lực Lorentz tác dụng lên các hạt tích điện chuyển động trong từ trường. Điều này sau từ công thức cơ bản.
- Nó tỷ lệ thuận với tốc độ của hạt tích điện và cảm ứng từ.
- Không ảnh hưởng đến tốc độ hạt.
- Ảnh hưởng đến hướng của hạt.
Vai trò của nó là khá lớn trong các lĩnh vực "điện". Chuyên gia không nên đánh mất thông tin lý thuyết cơ bản về các quy luật vật lý cơ bản. Kiến thức này rất hữu ích, cũng như những người đang tham gia vào công việc khoa học, thiết kế và chỉ để phát triển chung.
Cuối cùng, chúng tôi khuyên bạn nên xem các video hữu ích để củng cố tài liệu đã nghiên cứu:
Bây giờ bạn đã biết lực Lorentz là gì, nó bằng gì và nó ảnh hưởng đến các hạt tích điện như thế nào. Nếu bạn có câu hỏi, hãy hỏi họ trong các ý kiến dưới bài viết!
Tài liệu liên quan:
Đang tải...
