Что такое сила Лоренца, каковы величина и направление этой силы: простое объяснение понятия

Что такое сила Лоренца, каковы величина и направление этой силы: простое объяснение понятия

Содержание
  1. Определение
  2. Направление лоренцевой силы
  3. Использование
  4. Подведем итоги

 

понятие

Во время изучения школьного курса физики все мы сталкиваемся с таким понятием, как сила Лоренца. Она является основополагающей в понятии электромагнитного поля и взаимодействия частиц.

Наряду с Ампера и законом Кулона она широко используется специалистами в электротехнике.

Рассмотрим подробнее, что же она из себя представляет.

Определение

формулы

Согласно школьной физике, движение электрически заряженных частичек по проводнику провоцирует появление поля магнитной природы.

Если провести эксперимент и поместить посредника электрического тока в магнитное поле и, при этом, двигать его в разные стороны, то можно наблюдать зарождение электродвижущей силы электромагнитной индукции.

ЭДС указывает на параметры и работу сторонних сил, которые проявляют активность в цепях разного типа тока. Согласно теории, Ампера действует на посредника, который помещают в поле магнитного типа и по которому проходит электрический ток.

Ампера вычисляется по известной формуле.

формулы

Рассмотрим все компоненты формулы.

  •  I – сила протекающего тока.
  •  l– длина посредника.
  • В – модуль вектора электроиндукции, созданной полем магнитного типа.
  •   α – угол, который создают вектор индукции и сампосредник.

Что касается Лоренца, то формула для ее вычисления напоминает приведенную выше. Отличие состоит в характере воздействия.

Так, Лоренца воздействует непосредственно на элемент с имеющимся зарядом, которая производит движение в поле магнитного типа. Формула для вычисления имеет поданный ниже вид.

понятие

В нее входят следующие элементы.

  •  В – модуль вектора электрической индукции.
  •  q– величина заряда.
  •  v – скорость, с которой движется заряд.
  •   α – угол,созданный вектором электрической индукции и частицей.

На основании вышесказанного делаем вывод, что сила Лоренца показывает воздействие поля магнитного характера на элемент с зарядом. При этом она не характеризует изменения в скорости движения.

Как видно из формулы, сила Лоренца не совершает работу во время воздействия на частицы. Это означает, что изменения идут в направлении движения, а не в величине скорости.

Проанализировав формулу, модно увидеть, что единицами измерения силы Лоренца являются Ньютоны.

Направление лоренцевой силы

Сила Лоренца

Как известно, определить в какую сторону направлена сила Ампера можно, применив простое правило левой руки. Аналогичным образом можно понять, куда направлена Лоренца.

Суть правила состоит в том, чтобы раскрытую ладонь левой руки разместить определенным образом.

Так, линии индукции должны входить в нее, а четыре пальца будут показывать направление движения векторной составной скорости. Тогда большой палец левой руки, находящийся под прямым углом к раскрытой ладони и будет показывать направление силы Лоренца.

Если необходимо определить сторону, в которую движется сила с учетом заряда, то стоит быть внимательным. Выше описанное правило работает при положительном заряде.

Если же иметь дело с отрицательной частицей, то оно немного меняет вид. Так, вектор индукции должен входить не в ладонь, а в тыльную сторону руки. Таким образом, направление Лоренца будет обратным к аналогичному с положительным зарядом.

Выше были описаны основные понятия и теория. Так каково же реальное воздействие силы на частицы с имеющимся зарядом? Рассмотрим пример.

Пускай мы имеет частицу, знак заряда которой положительный. Она совершает движение в перпендикулярной к линиям индукции плоскости. Тогда, согласно правилу левой руки, частица будет двигаться к центру.

Использование

Наиболее масштабно Лоренца проявляет себя в отношении нашей планеты. Ярким примером такового воздействия является северное сияние.

Так, Земля представляет собой магнит большого размера. В результате находящиеся на северном полюсе частицы движутся по спиралевидным орбитам.

В следствии ускоренного движения, частицы сталкиваются с присутствующими атомами в верхних слоях атмосферы. В результате таких столкновений наблюдается северное сияние.

Что касается более бытового применения, то примеры приведены ниже.

  • Электронно-лучевые трубки широко известны благодаря наличию в старых моделях телевизоров. Кроме этого, они широко использовались в мониторах осциллографа.
  • Генераторы и двигатели соединяют в себе работу двух основополагающих сил – Ампера и Лоренца.
  • В ускорителях частиц с наличием заряда, Лоренца помогает задать им направление движения и форму орбиты.

Подведем итоги

Таким образом, можно подытожить полученные знания в нескольких тезисах.

  1. Лоренца представляет собой воздействие на частицы с имеющимся зарядом во время совершения движения в поле магнитного характера.
  2.  Согласно формуле, Лоренца прямо пропорциональна скорости, с которой двигаются частицы и вектору электромагнитной индукции.
  3. Важно помнить, что сила не влияет на величину скорости, она способна влиять на направление движения.

Лоренца, по большей части, используется для изучения частиц в электромагнитных полях в специализированных лабораториях. При научных экспериментах нельзя забывать о ее влиянии или упускать ее из виду.

Комментариев нет, будьте первым кто его оставит