Wat is de Lorentz-kracht, wat zijn de omvang en de richtingen van deze kracht
Definitie
Wanneer elektronen langs een geleider bewegen, ontstaat er een magnetisch veld omheen. Tegelijkertijd, als u de geleider in een transversaal magnetisch veld plaatst en verplaatst, zal EMF van elektromagnetische inductie ontstaan. Als een stroom door een geleider stroomt die zich in een magnetisch veld bevindt, werkt er een Ampere-kracht op.
De waarde hangt af van de stromende stroom, de lengte van de geleider, de grootte van de magnetische inductievector en de sinus van de hoek tussen de lijnen van het magnetische veld en de geleider. Het wordt berekend met de formule:
De overwogen kracht lijkt enigszins op de hierboven overwogen kracht, maar werkt niet op de geleider, maar op een bewegend geladen deeltje in een magnetisch veld. De formule is:
Belangrijk! De Lorentz-kracht (FL) werkt op een elektron dat in een magnetisch veld beweegt en op de geleider - Ampere.
Uit de twee formules blijkt dat in het eerste en het tweede geval, hoe dichter de sinus van de hoek alfa tot 90 graden, hoe groter het effect op de geleider of lading Fa of Fl respectievelijk is.
De Lorentz-kracht wordt dus niet gekenmerkt door een verandering in de grootte van de snelheid, maar door het effect van een magnetisch veld op een geladen elektron of positief ion. Wanneer FL eraan wordt blootgesteld, verricht het geen werk. Dienovereenkomstig is het precies de richting van de bewegingssnelheid van het geladen deeltje die verandert, en niet de grootte.
Wat betreft de maateenheid van de Lorentz-kracht, zoals in het geval van andere krachten in de natuurkunde, wordt een grootheid zoals Newton gebruikt. Zijn componenten:
Hoe de kracht van Lorentz wordt gestuurd
Om de richting van de Lorentz-kracht te bepalen, zoals bij de Ampere-kracht, werkt de regel van de linkerhand. Dit betekent dat men, om te begrijpen waar de Fl-waarde naar gericht is, de palm van de linkerhand moet openen zodat de lijnen van magnetische inductie de hand binnenkomen en de langwerpige vier vingers de richting van de snelheidsvector aangeven. Vervolgens geeft de duim, gebogen in een rechte hoek met de handpalm, de richting van de Lorentz-kracht aan. In onderstaande afbeelding zie je hoe je de richting bepaalt.
Opgelet! De richting van de Lorentz-actie staat loodrecht op de beweging van het deeltje en de lijnen van magnetische inductie.
Tegelijkertijd, om precies te zijn, voor positief en negatief geladen deeltjes, is de richting van vier uitgestrekte vingers van belang. De hierboven beschreven linkse regel is geformuleerd voor een positief deeltje.Als het negatief geladen is, moeten de lijnen van magnetische inductie niet naar de open handpalm worden gericht, maar naar de achterkant, en de richting van de vector Fl zal tegengesteld zijn.
Nu zullen we in eenvoudige bewoordingen vertellen wat dit fenomeen ons geeft en wat de werkelijke impact ervan op de kosten is. Stel dat een elektron beweegt in een vlak dat loodrecht staat op de richting van de magnetische inductielijnen. We hebben al vermeld dat Fl de snelheid niet beïnvloedt, maar alleen de bewegingsrichting van de deeltjes verandert. Dan zal de Lorentz-kracht een centripetaal effect hebben. Dit komt tot uiting in onderstaande figuur.
Toepassing
Van alle gebieden waar de Lorentz-kracht wordt gebruikt, is een van de grootste de beweging van deeltjes in het magnetische veld van de aarde. Als we onze planeet als een grote magneet beschouwen, maken de deeltjes die zich in de buurt van de magnetische noordpool bevinden een versnelde beweging in een spiraal. Hierdoor komen ze in botsing met atomen uit de hogere atmosfeer en zien we het noorderlicht.
Er zijn echter andere gevallen waarin dit fenomeen zich voordoet. Bijvoorbeeld:
- Kathodestraalbuizen. In hun elektromagnetische afbuigsystemen. CRT's worden al meer dan 50 jaar op rij gebruikt in verschillende apparaten, van de eenvoudigste oscilloscoop tot televisies in verschillende vormen en maten. Het is merkwaardig dat sommigen op het gebied van kleurweergave en het werken met afbeeldingen nog steeds CRT-monitoren gebruiken.
- Elektrische auto's - generatoren en motoren. Hoewel de kracht van Ampere hier eerder zal optreden. Maar deze waarden kunnen als aangrenzend worden beschouwd. Dit zijn echter complexe apparaten tijdens de werking waarvan het effect van veel fysische verschijnselen wordt waargenomen.
- In versnellers van geladen deeltjes om ze banen en richtingen te geven.
Conclusie
Om de vier hoofdpunten van dit artikel in eenvoudige taal samen te vatten en te schetsen:
- De Lorentz-kracht werkt op geladen deeltjes die in een magnetisch veld bewegen. Dit volgt uit de basisformule.
- Het is recht evenredig met de snelheid van een geladen deeltje en magnetische inductie.
- Heeft geen invloed op de deeltjessnelheid.
- Beïnvloedt de richting van het deeltje.
Zijn rol is vrij groot in de "elektrische" gebieden. De specialist mag de theoretische basisinformatie over de fundamentele natuurkundige wetten niet uit het oog verliezen. Deze kennis zal nuttig zijn, evenals degenen die zich bezighouden met wetenschappelijk werk, ontwerp en alleen voor algemene ontwikkeling.
Ten slotte raden we aan om nuttige video's te bekijken om het bestudeerde materiaal te consolideren:
Nu weet je wat de Lorentz-kracht is, waaraan het gelijk is en hoe het geladen deeltjes beïnvloedt. Als je vragen hebt, stel ze dan in de reacties onder het artikel!
Gerelateerde materialen:
Bezig met laden ...
