Силата Лоренц и правилото лявата ръка. Движение зареденистици вгнитно поле

Проводник, поставен вгнитно поле проводникпрез който преминава електрически ток електрически токсе влияе от силата Ампер $F_A$ , а големината му може се изчисли по следната формула

$F_A=B\cdot I\cdot l\cdot sin\alpha$ (1)

където $I$ и $l$ - силата тока и дължината проводника, $B$ - индукциятагнитното поле, $\alpha$ - ъгълът между посоките тока игнитната индукция. Защо се случва това?

Сила Лоренц. Движение зареденастица вгнитно поле.

Съдържание

1кво представлява силата Лоренц - определение, кога възниква, получаване формулата
2 Определяне посоката силата Лоренц с помощта правилото лявата ръка
3 Движение зареденастица вгнитно поле
4 Прилагане силата Лоренц в инженерството

Какво представлява силата Лоренц - определение, кога възниква, извеждане формулата

Известно е, че електрическият ток е организирано движение зареденистици. Известно е също, че докато се движи вгнитно поле, всяка от тезистици е подложена сила. За възникне сила,стицата трябва е в движение.

Силата Лоренц е силата, която действа електрически зареденастица, когато тя се движи вгнитно поле. Посоката му е перпендикулярнавнината, в която лежат векторите скоросттастицата и силатагнитното поле. Силата Лоренц е силата Ампер. Знаейки я, може се изведе формулата за силата Лоренц.

Времето, необходимо еднастица премине през участък от проводник, $t = \frac {l}{v}$ където $l$ - е дължината отсечката, $v$ - скоросттастицата. Общият заряд, пренесен за това време презпречното сечение проводника, $Q = I\cdot t$ .то заместим тук стойността времето от предишното уравнение, получаваме

$Q = \frac {I\cdot l}{v}$ (2)

В същото време $F_A = F_L\\cdot N$ където $N$ - е броятстиците взглеждания проводник. В същото време $N = \frac {Q}{q}$ където $q$ - е зарядът еднастица. Чрез заместване във формулата $Q$ от (2) може се получи:

$N = \frac {I\cdot l}{v\cdot q}$

По тозичин,

$F_A=F_L\cdot \frac {I\cdot l}{v\cdot q}$

Като се използва (1), предишният израз може се запишето

$B\cdot I\cdot l\cdot sin\alpha = F_L\cdot \frac {I\cdot l}{v\cdot q}$

След съкращения и прехвърляния получаваме формулата за изчисляване силата Лоренц

$F_L = q\cdot v\cdot B\cdot sin\alpha$

Като се има предвид, че формулата еписана за модул сила, тя трябва се запише по следниячин:

Прочетете също: Как превърнем ампери въвтове и обратно?

$F_L = |q||\cdot v\cdot B\cdot sin\alpha$ (3)

Тъйто $sin\alpha = sin(180^{\circ} - \alpha)$ , За изчисляването модула Лоренц няма значениели скоростта е по посока течението или срещу него и можемжем, че $\alpha$ - е ъгълът, образуван от векторите скоросттастицата игнитната индукция.

Записването формулата във векторна форма ще изглежда по следниячин:

$\vec{F_L} = q\cdot [\vec{v}\times \vec{B}]$

$[\vec{v}\ пъти \vec{B}]$ - е векторното произведение, което води до вектор с модул,вен $v\cdot B\cdot sin\alpha$ .

От формула (3) можем заключим, че силата Лоренц ексимална в случай перпендикулярност посоките електрическия ток игнитното поле, т.е. при $\alpha = 90^{\circ}$ и ще изчезнат при тяхната успоредност ( $\alpha = 0^{\\circ}$ ).

Трябва се помни, че за седе верен количествен отговор -пример при решаване задачи - трябва се използват единиците SI, в коитогнитната индукция се измерва в тесла (1 тесла = 1 kg-c⁻²-А⁻¹), сила в нютон (1 N = 1 kg-m/s)²), ток в ампери, заряд в кулони (1 Cl = 1 A-s), дължина в метри, скорост в m/s.

Определяне посоката силата Лоренц с помощта правилото лявата ръка

Тъйто в светакрообектите силата Лоренц се проявявато сила Ампер, можем използваме правилото лявата ръка, замерим нейната посока.

Определяне посоката силата Лоренц с помощта правилото лявата ръка.

Когато лявата ръка езположена перпендикулярно линиитегнитното поле и е обърната към тях, четирите пръста трябва бъдат изпънати по посока тока, тогава силата Лоренц ще бъдесочена към мястото, където сочилецът, който трябва бъде огънат.

Движение зареденастица вгнитно поле

Вй-простия случай, т.е. при ортогоналност векторитегнитната индукция и скоросттастицата, силата Лоренц, която е перпендикулярна вектора скоростта, можемо променя нейната посока. Големината скоростта, а следователно и енергията, остават непроменени.ка че силата Лоренц действа по аналогия с центростремителната сила в механиката истицата се движи по окръжност.

Прочетете също: Колкота се съдържат в един киловат?

Според втория закон Нютон ( $F = m\cdot a$ ) може се определидиусът въртенестицата:

$N = \frac {m\cdot v}{q\cdot B}$ .

Трябва се отбележи, че с промяната специфичния зарядстицата ( $\frac {q}{m}$ )диусът също се променя.

Така периодът въртене T = . $\frac {2\cdot \pi\cdot r}{v}$ = $\frac {2\cdot \pi\cdot m}{q\cdot B}$ . Тя не зависи от скоростта,ка че взаимното положениестици сзлични скорости ще бъде едно и също.

Движение зареденастица в хомогенногнитно поле.

В по-сложния случай, когато ъгълът между скоросттастицата ипрегнатосттагнитното поле е произволен, тя ще се движи по спираловидна траектория - прогресивно за сметка компонентата скоростта,сочена успоредно полето, и обиколно за сметка перпендикулярната ѝ компонента.

Приложения силата Лоренц в инженерството

Кинескоп

Кинескопът, който до неотдавна, когато бе заменен от LCD (плосък екран), семираше във всеки телевизор, не би могълботи без силата Лоренц. Тесен поток от електрони се използва за формиране телевизионно изображение върху екрана чрез дефлекторнимотки, които генерират линейно променящо сегнитно поле. Линейнитемотки движат електронния лъч отляводясно и обратно, амковитемотки отговарят за вертикалното движение,то движат лъча хоризонтално отгоредолу. Същият принцип се използва в осцилоскопи - инструменти, използвани за изследване променливи електрическипрежения.

Масов спектрограф

Масовият спектрограф е инструмент, който използва връзката междудиуса въртене зареденастица и нейния специфичен заряд. Принципът му действие е следният:

Източник зареденистици, коитобират скорост чрез изкуствено създадено електрическо поле, се поставя въвкуумнамера, за се елиминира влиянието въздушните молекули.стиците излитат от източника и, следвайки дъга кръг, се удрят във фотографска плака, оставяйки следи върху нея. В зависимост от конкретния заряд се променядиусът траекторията и съответно точката удара. Тозидиус се измерва лесно ито се знае, може се изчислисатастицата. С помощтасспектрографпример е изследван съставът лунната почва.

Прочетете също: Кои професиите, свързани с електричеството

Циклотрон

Независимостта периода, а оттам и честотата въртене зареденастица от нейната скорост в присъствиетогнитно поле се използва в апарат,речен циклотрон, предназначен за ускоряванестици до високи скорости. Циклотронът се състои от два кухи метални полуцилиндъра, дуанти (всяка с форматинска буква D), поставени с правите си страни една срещу другалкозстояние.

Циклотрон - прилагане силата Лоренц.

Дуантите се поставят в постоянно хомогенногнитно поле, а между тях се създава променливо електрическо поле, чиято честота евна честотата въртенестицата, определена от силатагнитното поле и специфичния заряд. Повлияна от електрическото поле два пъти по време периода въртене (когато преминава от един дуант в друг),стицата се ускорява всеки път,то по тозичин увеличавадиуса траекторията, и в определен момент, следто ебрала необходимата скорост, тя излита от устройството през отвора. По тозичин може се ускори протон до енергия от 20 MeVмегаелектронволта).

Магнетрон

Устройство,реченогнетрон, което се монтира във всеки микровълнова фурнае друг пример за уред, койтоботи с помощта силата Лоренц.гнетронът създава силно микровълново поле, коетогрява вътрешния обем фурната, в който е поставена храната.гнитите вгнетрона регулират пътя електроните в пещта.

Магнитното поле Земята

В природата силата Лоренц е многожна за човечеството.личието му позволява земнотогнитно поле предпазва хората от смъртоносната йонизиращадиация в космоса. Полето не позволява зареденитестици бомбардират повърхността планетата,то ги принуждава променят посоката си.

Свързани статии: