Сила? Лоренц – как и в чем он работает? Измеряется ли он? Как можно определить силу Лоренца?

В школе часто показывают эксперимент с магнитом и железными опилками на листе бумаги. Если положить его под бумагу и слегка встряхнуть, опилки выстроятся вдоль так называемых линий магнитной интенсивности. Проще говоря, это силовое поле магнита, которое окружает его, как кокон. Он самодостаточен, т.е. не имеет ни начала, ни конца. Это векторная величина, направленная от южного полюса магнита к северному полюсу магнита.

Формула описывает связь между магнитным полем и основными характеристиками движущегося заряда. Но сначала нам нужно понять, что это такое.

В школе часто показывают эксперимент с магнитом и железными опилками на листе бумаги. Если положить его под бумагу и слегка встряхнуть, опилки расположатся в так называемые линии магнитной интенсивности. Проще говоря, это силовое поле магнита, которое окружает его, как кокон. Он самодостаточен, т.е. не имеет ни начала, ни конца. Это векторная величина, направленная от южного полюса магнита к северному полюсу магнита.

Если бы в него влетела заряженная частица, поле взаимодействовало бы с ней весьма своеобразным образом. Он не замедлится и не ускорится, а только отклонится в сторону. Чем он быстрее и чем сильнее поле, тем больше на него воздействует эта сила. Она называется силой Лоренца в честь физика, который впервые обнаружил это свойство магнитного поля.

Он рассчитывается по специальной формуле:

Здесь q – величина заряда в кулонах, v – скорость, с которой движется заряд, в м/с, а B – индукция магнитного поля в единицах Тесла.

При копировании любых материалов с сайта evkova.org активная ссылка на www.evkova.org обязательна.

Как определить направление силы Лоренца?

Направление силы Лоренца определяется правило левой руки (рис. 153):
если левая рука расположена таким образом, что перпендикуляр составляющая вектора индукции магнитного поля магнитного поля, перпендикулярного скорости, входит в ладонь, а четыре вытянутых пальца указывают направление движения положительно заряженной частицы, большой палец, согнутый на 90°, укажет направление силы Лоренца действующих на частицу со стороны магнитного поля. Для отрицательно заряженной частицы (например, электрона) направление силы будет противоположным.

Поскольку сила Лоренца перпендикулярна вектору скорости, она не может изменить модуль скорости, а только меняет его направление, поэтому работа не совершается.

Таким образом, если поле однородно, то при движении частицы перпендикулярно магнитной индукции поля ее траектория будет представлять собой окружность (рис. 154, а), плоскость которой перпендикулярна магнитному полю.

Ускорение частицы (R – радиус круга) направлена к центру круга. Используя второй закон Ньютона, мы можем найти период вращения частицы по окружности

и радиус окружности

описываемая частицей в магнитном поле.

Если скорость направлена под углом к индукции магнитного поля, то движение заряда можно представить в виде двух независимых движений (рис. 154 b):

• равномерно вдоль поля со скоростью ( – составляющая вектора скорости, параллельная магнитному полю магнитное поле);
• по окружности радиуса R в плоскости, перпендикулярной вектору с постоянной скоростью по модулю ( – составляющая вектора скорости, перпендикулярная вектору индукции магнитного поля магнитный ноль).

Суммирование этих двух движений дает движение вдоль спиральной линии, ось которой параллельна магнитному полю (см. рис. 154, б). Период этого движения задается формулой

Действие силы Лоренца широко используется в различных электрических устройствах:

1. Электронные трубки в телевизорах и дисплеях;
2. Ускорители заряженных частиц (циклотроны);
3. Масс-спектрометры – приборы, определяющие отношение заряда частицы к ее массе по радиусу описанной ею окружности в магнитном поле;
4. Магнитогидродинамические генераторы (МГД-генератор – это устройство для генерации электрического тока с помощью проводящих жидкостей, движущихся в магнитном поле).

Fl=q*V*B*sina – это основная формула, по которой определяется сила Лоренца.

Сила в амперах – единственная сила, которая используется чаще всего. Он используется в машиностроении. В случае силы Лоренца она в полной мере используется в электронной аппаратуре, которая должна действовать на заряженные частицы, изменяя их заряд, превращая таким образом электрон или ион в протон. Он используется в производстве телевизоров.

Это явление также используется в специальных устройствах, ускоряющих частицы

в пространстве сил и определить радиус окружности, по которой они будут двигаться.

Fl=q*V*B*sina- основная формула, используемая для определения силы Лоренца

r=mv/(|q|*B) – формула, определяющая радиус, по которому движется разогнавшийся протон

При написании этой статьи я старался сделать ее максимально интересной, полезной и качественной. Буду признателен за любые отзывы и конструктивную критику в виде комментариев к статье. Также пишите свои комментарии/вопросы/предложения на [email protected] или на Facebook.

Правило левой руки

Правило левой руки позволяет физикам определить направление и отдачу вектора магнитной (электродинамической) энергии. Представьте, что наша левая рука расположена таким образом, что линии магнитного поля перпендикулярны внутренней поверхности руки (так, что они достигают внутренней стороны руки), и все пальцы, кроме большого, направлены в направлении потока положительного тока, а отклоненный большой палец направлен в сторону электродинамической силы, действующей на положительный заряд, помещенный в это поле.

Вот как это будет выглядеть схематично.

Существует также второй способ определения направления электромагнитной силы. При этом большой, указательный и средний пальцы располагаются под прямым углом. В этом случае указательный палец будет указывать направление линий магнитного поля, средний палец – направление протекания тока, а большой палец – направление электромагнитной силы.

Современная концепция электрического и магнитного полей впервые появилась в теориях Майкла Фарадея, в частности, в его концепции силовых линий. Она была полностью объяснена математически лордом Кельвином и Джеймсом Клерком Максвеллом.

Интеграция с другими дисциплинами

Применение силы Лоренца и ее взаимодействие с другими смежными науками очевидно. Возьмите хотя бы аналитическую механику. Например, уравнение Лоренца может быть получено с помощью уравнений Лагранжа.

Кроме того, релятивистская форма этого закона может быть решена с помощью алгебры пространства-времени (типа Клиффорда). В общей теории относительности Уравнение движения частицы с массой m и зарядом e, движущейся в пространстве с метрическим тензором g ab и электромагнитным полем F ab, имеет следующее выражение

m du c / ds – m ½ g ab, c u a u b = eF cb u b ;

m du c / ds – m g abc u a u b = eF cb u b .

Из закона индукции Фарадея (который применим к движущемуся проводу, например, в двигателе) и уравнений Максвелла можно вывести силу Лоренца. Направление расчета в обратном направлении также является правильным. Постулат Фарадея не зависит от того, является ли проволочная петля жесткой и неподвижной, находится ли она в движении или деформируется, является ли магнитное поле постоянным во времени или изменяется. Однако есть случаи, когда закон либо неадекватен, либо трудно применим. Здесь необходимо применить фундаментальный закон Лоренца.

или

На что действует сила Лоренца

Электрический ток это суммасумма большого числа n движение со скоростью υ обвинения. Найдите силу, действующую на один заряд со стороны магнитного поля. Согласно закону Ампера, сила, действующая на проводник с током в магнитном поле,

но присутствует и , является

.

С сайта nSdl –количество зарядов в объеме Sdl, затем за плату

или

Сила Лоренца – сила, действующая под действием магнитного поля на положительный заряд, движущийся со скоростью /> положительного заряда (скорость упорядоченного движения носителей положительного заряда). Модуль силы Лоренца:

где α – угол между и .

Из (2.5.4) следует, что для заряда, движущегося вдоль линии нет никакой силы ( ).

Сила Лоренца перпендикулярна плоскости, в которой находятся векторы и . К движущемуся положительному заряду правило левой руки или «правило Лоренца” (рис. 2.6).

Направление силы для отрицательного заряда противоположно, поэтому электроны подчиняются правилу правой руки.

Поскольку сила Лоренца перпендикулярна движущемуся заряду, т.е. перпендикулярна , работа этой силы всегда равна нулю.. Поэтому, действуя на заряженную частицу, сила Лоренца не может изменить кинетическую энергию частицы.

Часто Сила Лоренца – это сумма электрической и магнитной сил:

Здесь электрическая сила ускоряет частицу, изменяя ее энергию.

Ежедневно мы наблюдаем магнитную силу, действующую на движущийся заряд на экране телевизора (рис. 2.7).

Движение электронного луча по плоскости экрана стимулируется магнитным полем отклоняющей катушки. Если постоянный магнит поднести близко к плоскости экрана, то его воздействие на электронный луч можно легко заметить в виде искажения изображения.

Действие силы Лоренца в ускорителях заряженных частиц подробно описано в главе 4.3.

• 1 Понятие электромагнитного поля и его различные проявления. Материальность – Работа в школе.
• Электрический заряд и элементарные частицы. Закон сохранения заряда.
• Правило Буравера ℹ️ определение, формулировка закона и основное значение.
• Электричество и магнетизм.
• Многоликий протон.
• Магнетизм – Джеймс Трефил, энциклопедия "Двести законов Вселенной".
• Эксперимент Эрстеда. Магнитное поле электричества. Взаимодействие магнитов. Действие магнитного поля на проводник с током; FIZI4KA.