MINISTERSTVO ŠKOLSTVÍ A VĚDY

RUSKÁ FEDERACE

FEDERÁLNÍ STÁTNÍ ROZPOČET VZDĚLÁVACÍ INSTITUCE VYSOKÉHO ODBORNÉHO VZDĚLÁVÁNÍ

"KURGÁNSKÁ STÁTNÍ UNIVERZITA"

ABSTRAKTNÍ

V předmětu "Fyzika" Téma: "Aplikace Lorentzovy síly"

Vyplnil: Student skupiny T-10915 Logunová M.V.

Učitel Voroncov B.S.

Kurgan 2016

Úvod 3

1. Použití Lorentzovy síly 4

1.1. Zařízení s elektronovým paprskem 4

1.2 Hmotnostní spektrometrie 5

Generátor 1,3 MHD 7

1.4 Cyklotron 8

Závěr 10

Reference 11

Úvod

Lorentzova síla- síla, kterou elektromagnetické pole podle klasické (nekvantové) elektrodynamiky působí na bodově nabitou částici. Někdy se Lorentzova síla nazývá síla působící na pohybující se objekt rychlostí υ nabít q pouze ze strany magnetického pole, často v plné síle - ze strany elektromagnetického pole obecně, jinými slovy ze strany el. E a magnetické B pole.

V mezinárodní soustavě jednotek (SI) je vyjádřena jako:

F L = q υ B hřích α

Je pojmenována po holandském fyzikovi Hendriku Lorentzovi, který v roce 1892 odvodil výraz pro tuto sílu. Tři roky před Lorenzem našel správný výraz O. Heaviside.

Makroskopickým projevem Lorentzovy síly je Ampérova síla.

1. Použití Lorentzovy síly

Účinek magnetického pole na pohybující se nabité částice je v technologii velmi široce využíván.

Hlavní aplikací Lorentzovy síly (přesněji jejího speciálního případu - Ampérovy síly) jsou elektrické stroje (elektromotory a generátory). Lorentzova síla je široce používána v elektronických zařízeních k ovlivnění nabitých částic (elektronů a někdy iontů), například v televizi katodové trubice, V hmotnostní spektrometrie A MHD generátory.

Také v současně vytvářených experimentálních instalacích pro provádění řízené termonukleární reakce se působení magnetického pole na plazma využívá ke zkroucení do provázku, který se nedotýká stěn pracovní komory. Kruhový pohyb nabitých částic v rovnoměrném magnetickém poli a nezávislost periody takového pohybu na rychlosti částice se využívají v cyklických urychlovačích nabitých částic - cyklotrony.

1. 1. Zařízení s elektronovým svazkem

Zařízení s elektronovým paprskem (EBD) jsou třída vakuových elektronických zařízení, která využívají tok elektronů, koncentrovaných ve formě jednoho paprsku nebo paprsku paprsků, které jsou řízeny jak intenzitou (proud), tak polohou v prostoru a interagují s stacionární prostorový cíl (obrazovka) zařízení. Hlavní oblastí použití ELP je přeměna optické informace na elektrické signály a zpětná přeměna elektrického signálu na optický signál – například na viditelný televizní obraz.

Do třídy katodových zařízení nepatří rentgenky, fotobuňky, fotonásobiče, plynové výbojky (dekatrony) a přijímací a zesilovací elektronky (svazkové tetrody, elektrické vakuové indikátory, výbojky se sekundární emisí atd.) paprsková forma proudů.

Zařízení s elektronovým paprskem se skládá alespoň ze tří hlavních částí:

Elektronický reflektor (pistola) tvoří elektronový paprsek (nebo paprsek paprsků, například tři paprsky v barevné obrazovce) a řídí jeho intenzitu (proud);

Systém vychylování řídí prostorovou polohu paprsku (jeho odchylku od osy reflektoru);

Cíl (obrazovka) přijímacího ELP převádí energii paprsku na světelný tok viditelného obrazu; cíl vysílající nebo ukládající ELP akumuluje prostorový potenciálový reliéf, čtený skenovacím elektronovým paprskem

V CRT válci vzniká hluboké vakuum. K vytvoření elektronového paprsku se používá zařízení zvané elektronové dělo. Katoda, vyhřívaná vláknem, emituje elektrony. Změnou napětí na řídící elektrodě (modulátoru) můžete měnit intenzitu elektronového paprsku a podle toho i jas obrazu. Po opuštění pistole jsou elektrony urychlovány anodou. Dále paprsek prochází vychylovacím systémem, který může změnit směr paprsku. Televizní CRT používají magnetický systém vychylování, protože poskytuje velké úhly vychýlení. Oscilografické CRT používají elektrostatický vychylovací systém, protože poskytují vyšší výkon. Elektronový paprsek dopadá na obrazovku pokrytou fosforem. Fosfor, bombardovaný elektrony, září a rychle se pohybující bod s proměnlivým jasem vytváří na obrazovce obraz.

Ampérový výkon, působící na segment vodiče délky Δ l s aktuální silou já, který se nachází v magnetickém poli B,

Výraz pro ampérovou sílu lze napsat jako:

Tato síla se nazývá Lorentzova síla . Úhel α v tomto výrazu je roven úhlu mezi rychlostí a vektor magnetické indukce Směr Lorentzovy síly působící na kladně nabitou částici, stejně jako směr ampérové ​​síly, lze nalézt pomocí pravidlo levé ruky nebo podle gimlet pravidlo. Relativní poloha vektorů a pro kladně nabitou částici je znázorněna na Obr. 1.18.1.

Lorentzova síla směřuje kolmo k vektorům a

Když se nabitá částice pohybuje v magnetickém poli, Lorentzova síla nefunguje. Proto se velikost vektoru rychlosti při pohybu částice nemění.

Pokud se nabitá částice pohybuje v rovnoměrném magnetickém poli pod vlivem Lorentzovy síly a její rychlost leží v rovině kolmé k vektoru, pak se částice bude pohybovat po kruhu o poloměru

Doba rotace částice v rovnoměrném magnetickém poli je rovna

volal cyklotronová frekvence . Cyklotronová frekvence nezávisí na rychlosti (a tedy ani na kinetické energii) částice. Tato okolnost se používá v cyklotrony – urychlovače těžkých částic (protony, ionty). Schematický diagram cyklotronu je na Obr. 1.18.3.

Mezi póly silného elektromagnetu je umístěna vakuová komora, ve které jsou dvě elektrody v podobě dutých kovových půlválců ( dees ). Na činy je přivedeno střídavé elektrické napětí, jehož frekvence je rovna cyklotronové frekvenci. Nabité částice jsou vstřikovány do středu vakuové komory. Částice jsou urychlovány elektrickým polem v prostoru mezi duhy. Uvnitř dees se částice pohybují vlivem Lorentzovy síly v půlkruhech, jejichž poloměr se zvětšuje s rostoucí energií částic. Pokaždé, když částice proletí mezerou mezi skutky, je urychlena elektrickým polem. V cyklotronu, stejně jako ve všech ostatních urychlovačích, je tedy nabitá částice urychlována elektrickým polem a udržována na své dráze magnetickým polem. Cyklotrony umožňují urychlit protony na energie řádově 20 MeV.

Rovnoměrná magnetická pole se používají v mnoha zařízeních a zejména v hmotnostní spektrometry – přístroje, kterými můžete měřit hmotnosti nabitých částic – iontů nebo jader různých atomů. K separaci se používají hmotnostní spektrometry izotopy, tedy atomová jádra se stejným nábojem, ale různou hmotností (například 20 Ne a 22 Ne). Nejjednodušší hmotnostní spektrometr je na Obr. 1.18.4. Ionty unikající ze zdroje S procházejí několika malými otvory a tvoří úzký paprsek. Pak se dostanou volič rychlosti , ve kterém se pohybují částice zkřížená homogenní elektrická a magnetická pole. Mezi deskami plochého kondenzátoru vzniká elektrické pole, v mezeře mezi póly elektromagnetu vzniká magnetické pole. Počáteční rychlost nabitých částic směřuje kolmo k vektorům a

Na částici pohybující se ve zkřížených elektrických a magnetických polích působí elektrická síla a magnetická Lorentzova síla. Vzhledem k tomu E = υ B tyto síly se navzájem přesně vyvažují. Pokud je tato podmínka splněna, částice se bude pohybovat rovnoměrně a přímočarě a po prolétnutí kondenzátorem projde otvorem v stínítku. Pro dané hodnoty elektrických a magnetických polí vybere volič částice pohybující se rychlostí υ = E / B.

Dále částice se stejnou hodnotou rychlosti vstupují do komory hmotnostního spektrometru, ve které vzniká rovnoměrné magnetické pole Částice se vlivem Lorentzovy síly pohybují v komoře v rovině kolmé na magnetické pole. Trajektorie částic jsou kruhy o poloměrech R = mυ / qB". Měření poloměrů trajektorií pro známé hodnoty υ a B" vztah lze určit q / m. V případě izotopů ( q 1 = q 2) hmotnostní spektrometr umožňuje oddělovat částice s různou hmotností.

Moderní hmotnostní spektrometry umožňují měřit hmotnosti nabitých částic s přesností vyšší než 10 –4.

Pokud má rychlost částice složku ve směru magnetického pole, pak se taková částice bude pohybovat v rovnoměrném magnetickém poli po spirále. V tomto případě poloměr spirály R závisí na modulu složky kolmé k magnetickému poli υ ┴ vektoru a stoupání spirály p– z modulu podélné složky υ || (obr. 1.18.5).

Zdá se tedy, že se trajektorie nabité částice vine kolem magnetické indukční čáry. Tento jev se využívá v technice pro magnetická tepelná izolace vysokoteplotního plazmatu, tedy zcela ionizovaný plyn o teplotě řádově 10 6 K. Látka v tomto stavu se získává v zařízeních typu Tokamak při studiu řízených termonukleárních reakcí. Plazma by se neměla dostat do kontaktu se stěnami komory. Tepelné izolace je dosaženo vytvořením magnetického pole speciální konfigurace. Jako příklad na Obr. 1.18.6 ukazuje dráhu nabité částice v magnetická "lahev"(nebo v pasti ).

K podobnému jevu dochází v magnetickém poli Země, které je ochranou všeho živého před toky nabitých částic z vesmíru. Rychle nabité částice z vesmíru (především ze Slunce) jsou „zachycovány“ magnetickým polem Země a tvoří tzv. radiační pásy (obr. 1.18.7), ve kterém se částice, stejně jako v magnetických pastích, pohybují tam a zpět po spirálních trajektoriích mezi severním a jižním magnetickým pólem v dobách řádově zlomků sekundy. Pouze v polárních oblastech některé částice pronikají do horní atmosféry a způsobují polární záře. Radiační pásy Země se rozprostírají od vzdáleností řádově 500 km až po desítky poloměrů Země. Je třeba si uvědomit, že jižní magnetický pól Země se nachází v blízkosti severního geografického pólu (na severozápadě Grónska). Povaha zemského magnetismu nebyla dosud studována.

Kontrolní otázky

1.Popište Oerstedovy a Amperovy pokusy.

2.Co je zdrojem magnetického pole?

3. Jaká je Ampérova hypotéza, která vysvětluje existenci magnetického pole permanentního magnetu?

4.Jaký je zásadní rozdíl mezi magnetickým polem a elektrickým?

5. Formulujte definici vektoru magnetické indukce.

6. Proč se magnetickému poli říká vír?

7. Formulujte zákony:

A) Ampér;

B) Bio-Savart-Laplace.

8. Jaká je velikost vektoru magnetické indukce propustného proudového pole?

9. Uveďte definici jednotky proudu (ampér) v Mezinárodní soustavě jednotek.

10. Zapište vzorec vyjadřující množství:

A) modul vektoru magnetické indukce;

B) Ampérové ​​síly;

B) Lorentzovy síly;

D) perioda rotace částice v rovnoměrném magnetickém poli;

D) poloměr zakřivení kruhu, když se nabitá částice pohybuje v magnetickém poli;

Test sebekontroly

Co bylo pozorováno v Oerstedově experimentu?

1) Interakce dvou paralelních vodičů s proudem.

2) Interakce dvou magnetických jehel

3) Otáčejte magnetickou jehlou v blízkosti vodiče, když jím prochází proud.

4) Vzhled elektrického proudu v cívce, když je do ní zatlačen magnet.

Jak interagují dva paralelní vodiče, pokud vedou proudy ve stejném směru?

Přitahován;

Odrážejí se;

Síla a moment sil jsou nulové.

Síla je nulová, ale moment síly není nulový.

Jaký vzorec určuje výraz pro modul ampérové ​​síly?

Jaký vzorec určuje výraz pro modul Lorentzovy síly?

b)

V)

G)

0,6 N; 2) 1 N; 3) 1,4 N; 4) 2,4 N.

1) 0,5 T; 2) 1 T; 3) 2 T; 4) 0,8 t .

Elektron o rychlosti V vletí do magnetického pole s indukčním modulem B kolmo k magnetickým čarám. Jaký výraz odpovídá poloměru oběžné dráhy elektronu?

Odpověď: 1)
2)

4)

8. Jak se změní doba otáčení nabité částice v cyklotronu, když se jeho rychlost zdvojnásobí? (PROTI<< c).

1) Zvýšit 2krát; 2) Zvýšit 2krát;

3) Zvýšit 16krát; 4) Nezmění se.

9. Jaký vzorec určuje modul indukce magnetického pole vytvořeného ve středu kruhového proudu o poloměru kruhu R?

1)
2)
3)
4)

10. Síla proudu v cívce je rovna já. Který vzorec určuje modul indukce magnetického pole uprostřed cívky délky l s počtem závitů N?

1)
2)
3)
4)

Laboratorní práce č.

Stanovení horizontální složky indukce magnetického pole Země.

Stručná teorie pro laboratorní práce.

Magnetické pole je hmotné prostředí, které přenáší tzv. magnetické interakce. Magnetické pole je jednou z forem projevu elektromagnetického pole.

Zdroje magnetických polí jsou pohybující se elektrické náboje, vodiče s proudem a střídavá elektrická pole. Magnetické pole generované pohybujícími se náboji (proudy) naopak působí pouze na pohybující se náboje (proudy), ale nemá žádný vliv na stacionární náboje.

Hlavní charakteristikou magnetického pole je vektor magnetické indukce :

Velikost vektoru magnetické indukce je číselně rovna maximální síle působící z magnetického pole na vodič jednotkové délky, kterým protéká proud jednotkové síly. Vektor tvoří pravotočivou trojici s vektorem síly a směrem proudu. Magnetická indukce je tedy silová charakteristika magnetického pole.

Jednotkou SI magnetické indukce je Tesla (T).

Magnetické siločáry jsou imaginární čáry, v jejichž každém bodě se tečny shodují se směrem vektoru magnetické indukce. Magnetické siločáry jsou vždy uzavřené a nikdy se neprotínají.

Ampérův zákon určuje silové působení magnetického pole na vodič s proudem.

Pokud v magnetickém poli s indukcí umístí se vodič s proudem a potom každý prvek usměrňující proud na vodič působí Ampérová síla, určená vztahem

Směr ampérové ​​síly se shoduje se směrem vektorového součinu
, těch. je kolmá k rovině, ve které leží vektory A (Obr. 1).

Rýže. 1. Určení směru ampérové ​​síly

Li kolmý , pak lze směr ampérové ​​síly určit pravidlem levé ruky: nasměrujte čtyři natažené prsty podél proudu, položte dlaň kolmo na siločáry, pak palec ukáže směr ampérové ​​síly. Amperův zákon je základem pro definici magnetické indukce, tzn. vztah (1) vyplývá ze vzorce (2), zapsaného ve skalárním tvaru.

Lorentzova síla je síla, kterou elektromagnetické pole působí na nabitou částici pohybující se v tomto poli. Lorentzův silový vzorec poprvé získal G. Lorentz jako výsledek zobecnění zkušeností a má tvar:

Kde
– síla působící na nabitou částici v elektrickém poli s intenzitou ;
– síla působící na nabitou částici v magnetickém poli.

Vzorec pro magnetickou složku Lorentzovy síly lze získat z Ampérova zákona s přihlédnutím k tomu, že proud je uspořádaný pohyb elektrických nábojů. Pokud by magnetické pole nepůsobilo na pohybující se náboje, nemělo by vliv na vodič přenášející proud. Magnetická složka Lorentzovy síly je určena výrazem:

Tato síla směřuje kolmo k rovině, ve které leží vektory rychlosti a indukce magnetického pole ; jeho směr se shoduje se směrem vektorového součinu
Pro q > 0 a se směrem
Pro q>0 (obr. 2).

Rýže. 2. Určit směr magnetické složky Lorentzovy síly

Pokud je vektor kolmo k vektoru , pak lze směr magnetické složky Lorentzovy síly zjistit pro kladně nabité částice pomocí pravidla levé ruky a pro záporně nabité částice pomocí pravidla pravé ruky. Protože magnetická složka Lorentzovy síly směřuje vždy kolmo k rychlosti , pak nevykonává žádnou práci při pohybu částice. Může změnit pouze směr rychlosti , ohnout dráhu částice, tzn. působí jako dostředivá síla.

Biot-Savart-Laplaceův zákon se používá k výpočtu magnetických polí (definice ) vytvořené vodiči přenášejícími proud.

Podle Biot-Savart-Laplaceova zákona je každý proudově řízený prvek vodiče vytváří v bodě ve vzdálenosti z tohoto prvku vzniká magnetické pole, jehož indukce je určena vztahem:

Kde
H/m – magnetická konstanta; µ – magnetická permeabilita média.

Rýže. 3. Směrem k Biot-Savart-Laplaceovu zákonu

Směr
se shoduje se směrem vektorového součinu
, tj.
kolmo k rovině, ve které leží vektory A . Zároveň
je tečnou k siločar, jejíž směr lze určit pravidlem gimletu: pokud translační pohyb špičky gimletu směřuje podél proudu, pak směr otáčení rukojeti určí směr pohybu. čára magnetického pole (obr. 3).

Chcete-li najít magnetické pole vytvořené celým vodičem, musíte použít princip superpozice pole:

Vypočítejme například magnetickou indukci ve středu kruhového proudu (obr. 4).

Rýže. 4. Směrem k výpočtu pole ve středu kruhového proudu

Pro kruhový proud
A
, proto má vztah (5) ve skalárním tvaru tvar:

Zákon celkového proudu (teorém magnetické indukční cirkulace) je dalším zákonem pro výpočet magnetických polí.

Celkový aktuální zákon pro magnetické pole ve vakuu má tvar:

Kde B l – projekce na vodičový prvek , směřující podél proudu.

Oběh vektoru magnetické indukce podél libovolného uzavřeného obvodu se rovná součinu magnetické konstanty a algebraického součtu proudů pokrytých tímto obvodem.

Ostrogradského-Gaussova věta pro magnetické pole je následující:

Kde B n – vektorová projekce do normálu na web dS.

Tok vektoru magnetické indukce libovolným uzavřeným povrchem je nulový.

Charakter magnetického pole vyplývá ze vzorců (9), (10).

Podmínkou potenciálu elektrického pole je, že cirkulace vektoru intenzity je rovna nule
.

Potenciální elektrické pole je generováno stacionárními elektrickými náboji; Siločáry nejsou uzavřené, začínají na kladných nábojích a končí na záporných.

Ze vzorce (9) vidíme, že v magnetickém poli je cirkulace vektoru magnetické indukce odlišná od nuly, proto magnetické pole není potenciální.

Ze vztahu (10) vyplývá, že magnetické náboje schopné vytvářet potenciální magnetická pole neexistují. (V elektrostatice podobná věta doutná ve tvaru
.

Magnetické siločáry se samy uzavírají. Takové pole se nazývá vírové pole. Magnetické pole je tedy pole vírové. Směr siločar je určen pravidlem gimlet. V přímém, nekonečně dlouhém vodiči, kterým prochází proud, mají siločáry tvar soustředných kružnic obklopujících vodič (obr. 3).

Síla působící na pohybující se nabitou částici z magnetického pole se nazývá Lorentzova síla. Experimentálně bylo zjištěno, že síla působící na náboj v magnetickém poli je kolmá na vektory A a jeho modul je určen vzorcem:

,

Kde
– úhel mezi vektory A .

Lorentzův směr síly odhodlaný pravidlo levé ruky(obr. 6):

pokud jsou roztažené prsty umístěny ve směru rychlosti kladného náboje a magnetické siločáry vstupují do dlaně, pak ohnutý palec bude ukazovat směr síly , působící na náboj z magnetického pole.

Pro záporný směr náboje by mělo být obráceno.

Rýže. 6. Pravidlo levé ruky pro určení směru Lorentzovy síly.

1.5. Ampérový výkon. Pravidlo levé ruky pro určení směru Ampérovy síly

Experimentálně bylo zjištěno, že na vodič s proudem umístěný v magnetickém poli působí síla nazývaná ampérová síla (viz část 1.3.). Určí se směr ampérové ​​síly (obr. 4). pravidlo levé ruky(viz odstavec 1.3).

Ampérový silový modul se vypočítá podle vzorce

,

Kde – síla proudu ve vodiči,
- indukce magnetického pole, - délka vodiče,
- úhel mezi směrem proudu a vektorem .

1.6. Magnetický tok

Magnetický tok
přes uzavřenou smyčku je skalární fyzikální veličina rovna součinu modulu vektoru Na náměstí obrys a kosinus úhlu
mezi vektorem a normální na obrys (obr. 7):

Rýže. 7. K pojmu magnetický tok

Magnetický tok lze jednoznačně interpretovat jako hodnotu úměrnou počtu magnetických indukčních čar pronikající povrchem o ploše .

Jednotkou magnetického toku je weber
.

Magnetický tok 1 Wb je vytvořen rovnoměrným magnetickým polem s indukcí 1 T povrchem o ploše 1 m2 umístěným kolmo na vektor magnetické indukce:

1 Wb = 1 T m2.

2. Elektromagnetická indukce

2.1. Fenomén elektromagnetické indukce

V roce 1831 Faraday objevil fyzikální jev zvaný fenomén elektromagnetické indukce (EMI), který spočívá v tom, že při změně magnetického toku procházejícího obvodem v něm vzniká elektrický proud. Proud získaný Faradayem se nazývá indukce.

Indukovaný proud lze získat například pohybem permanentního magnetu uvnitř cívky, ke které je připojen galvanometr (obr. 8, a). Pokud je magnet z cívky odstraněn, objeví se proud v opačném směru (obr. 8, b).

Indukovaný proud vzniká i tehdy, když magnet stojí a cívka se pohybuje (nahoru nebo dolů), tzn. Vše, na čem záleží, je relativita pohybu.

Ale ne každý pohyb vytváří indukovaný proud. Když se magnet otáčí kolem své svislé osy, neprotéká žádný proud, protože v tomto případě se magnetický tok cívkou nemění (obr. 8, c), zatímco v předchozích experimentech se magnetický tok mění: v prvním experimentu se zvyšuje a ve druhém se zmenšuje (obr. 8, a, b).

Směr indukčního proudu je podřízen Lenzovo pravidlo:

Indukovaný proud vznikající v uzavřeném obvodu je vždy směrován tak, aby magnetické pole, které vytváří, působilo proti příčině, která jej způsobuje.

Indukovaný proud brání vnějšímu toku, když se zvyšuje, a podporuje externí tok, když se snižuje.

Rýže. 8. Jev elektromagnetické indukce

Níže na obrázku vlevo (obr. 9) indukce vnějšího magnetického pole , směřované „od nás“ (+) roste ( >0), vpravo – klesající ( <0). Видно, чтоindukovaný proud nasměrován tak, aby to vlastnímagnetický pole zabraňuje změně vnějšího magnetického toku, který tento proud způsobil.

Rýže. 9. Určit směr indukčního proudu

DEFINICE

Lorentzova síla– síla působící na bodově nabitou částici pohybující se v magnetickém poli.

Je rovna součinu náboje, modulu rychlosti částice, modulu indukčního vektoru magnetického pole a sinusu úhlu mezi vektorem magnetického pole a rychlostí částice.

Zde je Lorentzova síla, je náboj částice, je velikost vektoru indukce magnetického pole, je rychlost částice, je úhel mezi vektorem indukce magnetického pole a směrem pohybu.

Jednotka síly - N (newton).

Lorentzova síla je vektorová veličina. Lorentzova síla nabývá největší hodnoty, když jsou indukční vektory a směr rychlosti částice kolmé ().

Směr Lorentzovy síly je určen pravidlem levé ruky:

Pokud vektor magnetické indukce vstoupí do dlaně levé ruky a čtyři prsty jsou nataženy ve směru vektoru aktuálního pohybu, pak palec ohnutý do strany ukazuje směr Lorentzovy síly.

V rovnoměrném magnetickém poli se částice bude pohybovat po kruhu a Lorentzova síla bude dostředivá. V tomto případě nebude provedena žádná práce.

Příklady řešení problémů na téma „Lorentzova síla“

PŘÍKLAD 1

PŘÍKLAD 2

ale co s tím má společného proud

ProtoženS d l – počet nabití v objemu S d l, Pak na jedno nabití

nebo

Lorentzova síla – síla vyvíjená magnetickým polem na kladný náboj pohybující se rychlostí(zde je rychlost uspořádaného pohybu kladných nosičů náboje). Lorentzův silový modul:

kde α je úhel mezi A .

Z (2.5.4) je zřejmé, že náboj pohybující se po přímce není ovlivněn silou ().

Lorentzova síla směřuje kolmo k rovině, ve které leží vektory A . K pohyblivému kladnému náboji platí pravidlo levé ruky nebo« gimlet pravidlo“ (obr. 2.6).

Směr síly pro záporný náboj je tedy opačný než Pro elektrony platí pravidlo pravé ruky.

Jelikož Lorentzova síla směřuje kolmo na pohybující se náboj, tzn. kolmý ,práce vykonaná touto silou je vždy nulová . V důsledku toho, působící na nabitou částici, Lorentzova síla nemůže změnit kinetickou energii částice.

Často Lorentzova síla je součtem elektrických a magnetických sil:

,

(2.5.4)

zde elektrická síla urychluje částici a mění její energii.

Denně pozorujeme vliv magnetické síly na pohybující se náboj na televizní obrazovce (obr. 2.7).

Pohyb elektronového paprsku po rovině obrazovky je stimulován magnetickým polem vychylovací cívky. Pokud přiblížíte permanentní magnet k rovině obrazovky, můžete si snadno všimnout jeho vlivu na elektronový paprsek podle zkreslení, které se objeví na obrázku.

Působení Lorentzovy síly v urychlovačích nabitých částic je podrobně popsáno v části 4.3.