Qual é a força de Lorentz, quais são a magnitude e as direções dessa força
Definição
Quando os elétrons se movem ao longo de um condutor, um campo magnético surge ao seu redor. Ao mesmo tempo, se você colocar o condutor em um campo magnético transversal e movê-lo, EMF de indução eletromagnética surgirá. Se uma corrente flui através de um condutor que está em um campo magnético, uma força Ampere atua sobre ele.
Seu valor depende da corrente que flui, do comprimento do condutor, da magnitude do vetor de indução magnética e do seno do ângulo entre as linhas do campo magnético e do condutor. É calculado pela fórmula:
A força em consideração é um pouco semelhante à considerada acima, mas não atua sobre o condutor, mas sobre uma partícula carregada em movimento em um campo magnético. A fórmula é:
Importante! A força de Lorentz (FL) atua sobre um elétron que se move em um campo magnético e sobre o condutor - Ampere.
A partir das duas fórmulas, pode-se observar que, no primeiro e no segundo casos, quanto mais próximo o seno do ângulo alfa de 90 graus, maior o efeito no condutor ou na carga Fa ou Fl, respectivamente.
Portanto, a força de Lorentz não é caracterizada por uma mudança na magnitude da velocidade, mas pelo efeito do campo magnético no elétron carregado ou no íon positivo. Quando exposto a eles, o FL não executa o trabalho. Consequentemente, é a direção da velocidade do movimento da partícula carregada que muda, e não sua magnitude.
Quanto à unidade de medida da força de Lorentz, como no caso de outras forças da física, é utilizada uma quantidade como Newton. Seus componentes:
Como o poder de Lorentz é direcionado
Para determinar a direção da força de Lorentz, como na força de Ampere, a regra da mão esquerda funciona. Isso significa que, para entender para onde o valor Fl é direcionado, é necessário abrir a palma da mão esquerda para que as linhas de indução magnética entrem na mão e quatro dedos estendidos indicam a direção do vetor de velocidade. O polegar, dobrado em ângulo reto com a palma da mão, indica a direção da força de Lorentz. Na figura abaixo, você vê como determinar a direção.
Atenção! A direção da ação de Lorentz é perpendicular ao movimento da partícula e às linhas de indução magnética.
Nesse caso, para ser mais preciso, para partículas carregadas positiva e negativamente, a direção dos quatro dedos estendidos é importante. A regra à esquerda acima descrita é formulada para uma partícula positiva.Se for carregada negativamente, as linhas de indução magnética não devem ser direcionadas para a palma da mão aberta, mas para o lado de trás, e a direção do vetor Fl será oposta.
Agora, contaremos com palavras simples o que esse fenômeno nos dá e que impacto real ele tem sobre as acusações. Suponha que um elétron se mova em um plano perpendicular à direção das linhas de indução magnética. Já mencionamos que Fl não afeta a velocidade, mas apenas altera a direção do movimento das partículas. Então a força de Lorentz terá um efeito centrípeto. Isso se reflete na figura abaixo.
Aplicação
De todas as áreas em que a força de Lorentz é usada, uma das maiores é o movimento de partículas no campo magnético da Terra. Se considerarmos nosso planeta como um imã grande, as partículas próximas aos pólos magnéticos do norte fazem o movimento acelerado em espiral. Como resultado disso, eles colidem com átomos das camadas superiores da atmosfera e vemos as luzes do norte.
No entanto, existem outros casos em que esse fenômeno se aplica. Por exemplo:
- Tubos de raios catódicos. Nos seus sistemas de deflexão eletromagnética. Os CRTs são usados há mais de 50 anos seguidos em vários dispositivos, desde o osciloscópio mais simples até televisores de várias formas e tamanhos. É curioso que, em questões de renderização de cores e trabalho com gráficos, alguns ainda usem monitores CRT.
- Carros elétricos - geradores e motores. Embora a força de Ampere seja mais provável que atue aqui. Mas esses valores podem ser considerados adjacentes. No entanto, esses são dispositivos complexos durante a operação nos quais o efeito de muitos fenômenos físicos é observado.
- Nos aceleradores de partículas carregadas, a fim de fornecer órbitas e direções.
Conclusão
Para resumir e descrever os quatro pontos principais deste artigo em linguagem simples:
- A força de Lorentz atua sobre partículas carregadas que se movem em um campo magnético. Isto segue da fórmula básica.
- É diretamente proporcional à velocidade de uma partícula carregada e indução magnética.
- Não afeta a velocidade das partículas.
- Afeta a direção da partícula.
Seu papel é bastante grande nas áreas "elétricas". O especialista não deve perder de vista as informações teóricas básicas sobre as leis físicas fundamentais. Esse conhecimento é útil, assim como aqueles que se dedicam a trabalhos científicos, design e apenas para o desenvolvimento geral.
Por fim, recomendamos assistir a vídeos úteis para consolidar o material estudado:
Agora você sabe o que é a força de Lorentz, o que é igual e como ela atua nas partículas carregadas. Se você tiver dúvidas, pergunte nos comentários do artigo!
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