Quina és la força de Lorentz, quines són la magnitud i les indicacions d’aquesta força
Definició
Quan els electrons es mouen al llarg d’un conductor, sorgeix un camp magnètic al seu voltant. Al mateix temps, si col·loqueu el conductor en un camp magnètic transversal i el moveu, apareixerà l’EMF d’inducció electromagnètica. Si un corrent circula per un conductor que es troba en un camp magnètic, hi actua una força Ampere.
El seu valor depèn del corrent que flueix, la longitud del conductor, la magnitud del vector d’inducció magnètica i el sinus de l’angle entre les línies del camp magnètic i el conductor. Es calcula mitjançant la fórmula:
La força a considerar és una mica similar a la considerada anteriorment, però no actua sobre el conductor, sinó sobre una partícula carregada en moviment en un camp magnètic. La fórmula és:
Important! La força de Lorentz (FL) actua sobre un electró que es mou en un camp magnètic, i sobre el conductor - Ampere.
De les dues fórmules es veu que en el primer i el segon cas, com més proper sigui el seno de l’angle alfa fins a 90 graus, major serà l’efecte sobre el conductor o la càrrega Fa o Fl, respectivament.
Així doncs, la força de Lorentz no es caracteritza per un canvi en la magnitud de la velocitat, sinó per l’efecte del camp magnètic sobre l’electró carregat o l’ió positiu. Quan s’exposen a ells, FL no realitza cap treball. En conseqüència, la direcció de la velocitat de moviment de la partícula carregada és la que canvia, i no la seva magnitud.
Pel que fa a la unitat de mesura de la força de Lorentz, com en el cas d’altres forces de la física, s’utilitza una quantitat com Newton. Els seus components:
Com es dirigeix el poder de Lorentz
Per determinar la direcció de la força de Lorentz, com passa amb la força Ampere, funciona la regla de la mà esquerra. Això vol dir que per comprendre cap a on es dirigeix el valor Fl, cal obrir el palmell de la mà esquerra perquè les línies d’inducció magnètica entrin a la mà i els quatre dits allargats indiquen la direcció del vector de velocitat. A continuació, el polze, doblegat en un angle recte amb el palmell, indica la direcció de la força de Lorentz. A la imatge següent veieu com determinar la direcció.
Atenció! La direcció de l’acció de Lorentz és perpendicular al moviment de la partícula i les línies d’inducció magnètica.
Al mateix temps, per ser més precisos, per a les partícules carregades positivament i negativament, la direcció de quatre dits estesos és important. La regla a l'esquerra anterior descrita està formulada per a una partícula positiva.Si es carrega negativament, les línies d’inducció magnètica no han d’anar dirigides al palmell obert, sinó al seu costat posterior, i la direcció del vector Fl serà oposada.
Ara explicarem amb paraules senzilles què ens proporciona aquest fenomen i quin impacte real té en les càrregues. Suposem que un electró es mou en un pla perpendicular a la direcció de les línies d’inducció magnètica. Ja hem esmentat que Fl no afecta la velocitat, sinó que només canvia la direcció del moviment de les partícules. Aleshores la força de Lorentz tindrà un efecte centrípet. Això es reflecteix a la figura següent.
Aplicació
De totes les àrees on s’utilitza la força de Lorentz, una de les més grans és el moviment de partícules al camp magnètic de la terra. Si considerem el nostre planeta com un gran imant, aleshores les partícules que es troben a prop dels pols magnètics nord fan un moviment accelerat en espiral. Com a resultat d'això, xoquen amb els àtoms de les capes superiors de l'atmosfera, i veiem les llums del nord.
Tot i això, hi ha altres casos en què s’aplica aquest fenomen. Per exemple:
- Tubs de raigs catòdics. En els seus sistemes de desviació electromagnètica. Els CRT s’utilitzen des de fa més de 50 anys seguits en diversos dispositius, des de l’oscil·loscopi més senzill fins a televisors de diverses formes i mides. És curiós que en qüestions de representació i gràfics de colors, alguns encara utilitzen monitors CRT.
- Cotxes elèctrics: generadors i motors. Tot i que la força d’Ampere és més probable que actuï aquí. Però aquests valors es poden considerar com a adjacents. Tot i això, es tracta de dispositius complexos durant l’operació dels quals s’observa l’efecte de molts fenòmens físics.
- En acceleradors de partícules carregades per tal de donar-los òrbites i indicacions.
Conclusió
Per resumir i resumir els quatre punts principals d’aquest article en un llenguatge senzill:
- La força de Lorentz actua sobre les partícules carregades que es mouen en un camp magnètic. Això es desprèn de la fórmula bàsica.
- És directament proporcional a la velocitat d'una partícula carregada i la inducció magnètica.
- No afecta la velocitat de les partícules.
- Afecta la direcció de la partícula.
El seu paper és força gran a les zones "elèctriques". L’especialista no ha de perdre de vista la informació teòrica bàsica sobre les lleis físiques fonamentals. Aquest coneixement és útil, així com per a aquells que es dediquen a la realització de treballs científics, disseny i només per al desenvolupament general.
Per acabar, recomanem veure vídeos útils per consolidar el material estudiat:
Ara ja saps quina és la força de Lorentz, en què és igual i com actua sobre les partícules carregades. Si teniu preguntes, pregunteu-los als comentaris de l'article.
Materials relacionats:
Carregant ...
