লরেন্টজ বাহিনী এবং বাম হাতের শাসন। চৌম্বক ক্ষেত্রে চার্জযুক্ত কণার গতি

একটি চৌম্বক ক্ষেত্রে স্থাপন করা হয় কন্ডাক্টর...যার মাধ্যমে একটি বৈদ্যুতিক প্রবাহ... একটি বৈদ্যুতিক প্রবাহঅ্যাম্পিয়ার বল দ্বারা প্রভাবিত হয় $F_A$ , এবং এর মাত্রা নিম্নলিখিত সূত্র দ্বারা গণনা করা যেতে পারে:

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

কোথায় $আমি$ и $l$ - বর্তমান শক্তি এবং কন্ডাকটরের দৈর্ঘ্য, $খ$ - চৌম্বক ক্ষেত্রের আনয়ন, $আলফা$ - কারেন্ট এবং চৌম্বকীয় আবেশের দিকনির্দেশের মধ্যে কোণ। তাহলে কেন এমন হচ্ছে?

লরেন্টজ ফোর্স। চৌম্বক ক্ষেত্রে একটি চার্জিত কণার গতি।

বিষয়বস্তু

1 Lorentz বল কি - সংজ্ঞা, যখন এটি ঘটে, সূত্র পেয়ে
2 বাম হাতের নিয়ম ব্যবহার করে লরেন্টজ বাহিনীর দিক নির্ণয় করা
3 চৌম্বক ক্ষেত্রে একটি চার্জিত কণার চলাচল
4 ইঞ্জিনিয়ারিংয়ে লরেন্টজ ফোর্সের প্রয়োগ

Lorentz বল কি - সংজ্ঞা, যখন এটি ওঠে, সূত্র পেয়ে

এটা জানা যায় যে বৈদ্যুতিক প্রবাহ হল আধানযুক্ত কণার নির্দেশিত চলাচল। এটিও প্রতিষ্ঠিত হয়েছে যে চৌম্বক ক্ষেত্রে চলাকালীন, এই কণাগুলির প্রতিটি একটি বলের অধীন। একটি বল ঘটতে, কণা গতিশীল হতে হবে.

লরেন্টজ বল হল সেই বল যা একটি বৈদ্যুতিক চার্জযুক্ত কণার উপর কাজ করে যখন এটি চৌম্বক ক্ষেত্রে চলে। এর দিকটি সমতলের দিকে অর্থোগোনাল যেখানে কণার বেগ ভেক্টর এবং চৌম্বক ক্ষেত্রের শক্তি থাকে।লরেন্টজ বল হল অ্যাম্পিয়ার বল। এটি জেনে, আমরা লরেন্টজ বাহিনীর জন্য একটি সূত্র বের করতে পারি।

একটি কণার একটি প্রসারিত পরিবাহী অতিক্রম করার জন্য প্রয়োজনীয় সময়, $t = frac {l}{v}$ কোথায় $l$ - সেগমেন্টের দৈর্ঘ্য, $v$ - কণার বেগ। কন্ডাক্টরের ক্রস সেকশনের মাধ্যমে এই সময়ে বহন করা মোট চার্জ, $প্রশ্ন = I\cdot t$ . এখানে আগের সমতা থেকে সময়ের মূল্য প্রতিস্থাপন, আমরা আছে

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

একই সময়ে $F_A=F_L\cdot N$ কোথায় $এন$ - বিবেচিত পরিবাহীতে কণার সংখ্যা। একই সময়ে $N = frac {Q}{q}$ কোথায় $q$ - একটি কণার চার্জ। সূত্রে প্রতিস্থাপন করে এর মান $প্র$ (2) থেকে, কেউ পেতে পারেন:

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

এইভাবে,

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

(1) ব্যবহার করে, আগের রাশিটি লেখা যেতে পারে

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

কাটা এবং স্থানান্তরের পরে লরেন্টজ বল গণনার সূত্রটি উপস্থিত হয়

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

প্রদত্ত যে সূত্রটি বলের মডুলাসের জন্য লেখা হয়েছে, এটি নিম্নরূপ লিখতে হবে:

আরও পড়ুন: কিভাবে এম্পিয়ারকে ওয়াট এবং ব্যাক এ রূপান্তর করবেন?

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

থেকে $sin\alpha = sin(180^{\circ} -\alpha)$ , লরেন্টজ মডুলাসের গণনার জন্য বেগ বর্তমান বলের দিকে বা এর বিপরীতে নির্দেশিত কিনা তা বিবেচ্য নয় এবং আমরা বলতে পারি যে $আলফা$ - কণার বেগ ভেক্টর এবং চৌম্বক আবেশ দ্বারা গঠিত কোণ।

ভেক্টর আকারে সূত্র লিখলে নিম্নরূপ দেখাবে:

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

$[\vec{v}\ বার \vec{B}$ - হল ভেক্টর পণ্য, যার ফলাফল হল একটি ভেক্টর যার একটি মডুলাস সমান $v\cdot B\cdot sin\alpha$ .

সূত্র (3) এর উপর ভিত্তি করে, আমরা উপসংহারে পৌঁছাতে পারি যে লরেন্টজ বল বৈদ্যুতিক প্রবাহ এবং চৌম্বক ক্ষেত্রের দিকনির্দেশের লম্বতার ক্ষেত্রে সর্বাধিক। $আলফা = 90^{\circ}$ এবং অদৃশ্য হয়ে গেলে তারা সমান্তরাল হয় ( $আলফা = 0^{\circ}$ ).

মনে রাখবেন যে একটি সঠিক পরিমাণগত উত্তর দেওয়ার জন্য - উদাহরণস্বরূপ, সমস্যাগুলি সমাধান করার সময় - একজনকে SI ইউনিট ব্যবহার করা উচিত, যেখানে চৌম্বকীয় আবেশ টেসলাসে পরিমাপ করা হয় (1 টেসলা = 1 কেজি-সি⁻²-এ⁻¹), নিউটনে বল (1 N = 1 kg-m/s²), অ্যাম্পিয়ারে কারেন্ট, কুলনে চার্জ (1 Cl = 1 A-s), দৈর্ঘ্য মিটারে, গতি m/s এ।

বাম-হাতের নিয়ম ব্যবহার করে লরেন্টজ বাহিনীর দিক নির্ণয় করা

যেহেতু ম্যাক্রো বস্তুর জগতে লরেন্টজ বল একটি অ্যাম্পিয়ার বল হিসাবে উপস্থিত হয়, আমরা তার দিক নির্ধারণ করতে বাম হাতের নিয়ম ব্যবহার করতে পারি।

বাম হাতের নিয়ম ব্যবহার করে লরেন্টজ বাহিনীর দিক নির্ণয় করা।

আপনি যদি আপনার বাম হাতটি রাখেন যাতে আপনার খোলা তালু চৌম্বকীয় ক্ষেত্রের রেখার সাথে এবং বিপরীতে লম্ব হয়, চারটি আঙ্গুলকে স্রোতের দিকে প্রসারিত করা উচিত, তাহলে লরেন্টজ বলটি আপনার থাম্বের দিকে নির্দেশিত হবে, যা বাঁকানো উচিত। , নির্দেশ করছে।

চৌম্বক ক্ষেত্রে একটি চার্জিত কণার চলাচল

সবচেয়ে সহজ ক্ষেত্রে, অর্থাৎ কণার চৌম্বক আবেশ এবং বেগের ভেক্টরের অর্থগোনালিটি সহ, লরেন্টজ বল, বেগ ভেক্টরের সাথে লম্ব হওয়ায় শুধুমাত্র তার দিক পরিবর্তন করতে পারে। তাই বেগ এবং শক্তির মাত্রা অপরিবর্তিত থাকবে। তাই লরেন্টজ বল মেকানিক্সে কেন্দ্রীভূত বলের সাথে সাদৃশ্য দ্বারা কাজ করে এবং কণাটি একটি বৃত্তে চলে।

আরও পড়ুন: এক কিলোওয়াটে কত ওয়াট আছে?

নিউটনের II সূত্র অনুসারে ( $F = m\cdot a$ ) আমরা কণার ঘূর্ণনের ব্যাসার্ধ নির্ধারণ করতে পারি:

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

এটি লক্ষ করা উচিত যে কণার নির্দিষ্ট চার্জ পরিবর্তনের সাথে সাথে ( $ফ্র্যাক {q}{m}$ ), ব্যাসার্ধও পরিবর্তিত হয়।

এই ক্ষেত্রে, ঘূর্ণনের সময়কাল T = $ফ্র্যাক {2\cdot \pi\cdot r}{v}$ = $\frac {2\cdot \pi\cdot m}{q\cdot B}$ . এটি বেগের উপর নির্ভর করে না, তাই বিভিন্ন বেগের সাথে কণার পারস্পরিক অবস্থান একই হবে।

একটি সমজাতীয় চৌম্বক ক্ষেত্রে একটি চার্জিত কণার গতি।

আরও জটিল ক্ষেত্রে, যখন কণার বেগ এবং চৌম্বক ক্ষেত্রের শক্তির মধ্যে কোণটি নির্বিচারে হয়, তখন এটি একটি হেলিকাল ট্র্যাজেক্টোরি বরাবর অগ্রসর হবে - ধীরে ধীরে ক্ষেত্রের সমান্তরাল নির্দেশিত বেগ উপাদানের ব্যয়ে এবং এর প্রভাবের অধীনে পরিধি বরাবর। লম্ব উপাদান।

ইঞ্জিনিয়ারিংয়ে লরেন্টজ ফোর্সের প্রয়োগ

কাইনস্কোপ

কাইনস্কোপ, যা সম্প্রতি পর্যন্ত, যখন এটি LCD (ফ্ল্যাট স্ক্রিন) দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয়েছিল, প্রতিটি টিভি সেটে ছিল, লরেন্টজ ফোর্স ছাড়া কাজ করতে পারে না। ইলেকট্রনের সংকীর্ণ প্রবাহ থেকে পর্দায় একটি টেলিভিশন ইমেজ তৈরি করতে, একটি রৈখিকভাবে পরিবর্তিত চৌম্বকীয় ক্ষেত্র তৈরি করতে ডিফ্লেকশন কয়েল ব্যবহার করা হয়।লাইন কয়েলগুলি ইলেক্ট্রন রশ্মিকে বাম থেকে ডানে এবং পিছনে নিয়ে যায়, ফ্রেমের কয়েলগুলি উল্লম্ব আন্দোলনের জন্য দায়ী, উপরে থেকে নীচের দিকে অনুভূমিকভাবে চলমান মরীচিকে সরিয়ে দেয়। একই নীতি ব্যবহার করা হয় অসিলোস্কোপ - বিকল্প বৈদ্যুতিক ভোল্টেজ অধ্যয়ন করার জন্য।

ভর স্পেকট্রোগ্রাফ

একটি ভর বর্ণালীগ্রাফ হল একটি ডিভাইস যা একটি চার্জযুক্ত কণার ঘূর্ণন ব্যাসার্ধের তার নির্দিষ্ট চার্জের উপর নির্ভরতা ব্যবহার করে। এর অপারেশনের নীতিটি নিম্নরূপ:

চার্জযুক্ত কণার একটি উৎস, যা একটি কৃত্রিমভাবে তৈরি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের মাধ্যমে গতি অর্জন করে, বায়ুর অণুর প্রভাব দূর করার জন্য একটি ভ্যাকুয়াম চেম্বারে স্থাপন করা হয়। কণাগুলি উত্স থেকে উড়ে যায় এবং একটি বৃত্তের একটি চাপের মধ্য দিয়ে গিয়ে একটি ফটোগ্রাফিক প্লেটে আঘাত করে, এতে চিহ্ন রেখে যায়। নির্দিষ্ট চার্জের উপর নির্ভর করে, ট্র্যাজেক্টরি ব্যাসার্ধ এবং তাই, প্রভাবের বিন্দু পরিবর্তিত হয়। এই ব্যাসার্ধটি পরিমাপ করা সহজ, এবং এটি জেনে আপনি কণার ভর গণনা করতে পারেন। একটি ভর স্পেকট্রোগ্রাফ ব্যবহার করে, উদাহরণস্বরূপ, চন্দ্রের মাটির গঠন অধ্যয়ন করা হয়েছিল।

আরও পড়ুন: বিদ্যুৎ সম্পর্কিত কিছু পেশা কি কি

সাইক্লোট্রন

সময়কালের স্বাধীনতা, এবং তাই চৌম্বক ক্ষেত্রের উপস্থিতিতে তার গতি থেকে একটি চার্জিত কণার ঘূর্ণন ফ্রিকোয়েন্সি একটি সাইক্লোট্রন নামক একটি যন্ত্রপাতিতে ব্যবহৃত হয়, যা কণাকে উচ্চ গতিতে ত্বরান্বিত করার জন্য ডিজাইন করা হয়। সাইক্লোট্রন হল দুটি ফাঁপা ধাতব অর্ধ-সিলিন্ডার, ডুয়েন্ট (প্রতিটি একটি ল্যাটিন অক্ষর D এর মতো আকৃতির, তাদের সোজা দিকগুলি একে অপরের মুখোমুখি অল্প দূরত্বে স্থাপন করে।

সাইক্লোট্রন - লরেন্টজ বাহিনীর প্রয়োগ।

ডুয়েন্টগুলি একটি ধ্রুবক সমজাতীয় চৌম্বক ক্ষেত্রে স্থাপন করা হয় এবং তাদের মধ্যে একটি বিকল্প বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র তৈরি হয়, যার ফ্রিকোয়েন্সি কণা ঘূর্ণনের ফ্রিকোয়েন্সির সমান, চৌম্বক ক্ষেত্রের শক্তি এবং নির্দিষ্ট চার্জ দ্বারা নির্ধারিত হয়।ঘূর্ণন সময়কালে (একটি ডুয়েন্ট থেকে অন্যটি স্থানান্তরের সময়) দুবার বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের সংস্পর্শে আসায়, কণাটি প্রতিবার ত্বরান্বিত হয়, ট্র্যাজেক্টোরি ব্যাসার্ধ বাড়িয়ে দেয় এবং একটি নির্দিষ্ট মুহুর্তে, প্রয়োজনীয় বেগ অর্জন করার পরে, এটি উড়ে যায়। গর্ত মাধ্যমে ডিভাইস. এইভাবে কেউ একটি প্রোটনকে 20 MeV শক্তিতে ত্বরান্বিত করতে পারেমেগা ইলেকট্রনভোল্ট).

ম্যাগনেট্রন

ম্যাগনেট্রন নামে একটি ডিভাইস, যা প্রতিটিতে ইনস্টল করা আছে মাইক্রোওয়েভ ওভেনলরেন্টজ ফোর্স ব্যবহার করে এমন ডিভাইসগুলির আরেকটি প্রতিনিধি। ম্যাগনেট্রন একটি শক্তিশালী মাইক্রোওয়েভ ক্ষেত্র তৈরি করতে ব্যবহৃত হয় যা ওভেনের অভ্যন্তরীণ ভলিউমকে গরম করে যেখানে খাবার রাখা হয়। এতে অন্তর্ভুক্ত চুম্বকগুলি ডিভাইসের ভিতরে ইলেকট্রনের গতিপথকে সংশোধন করে।

পৃথিবীর চৌম্বক ক্ষেত্র

এবং প্রকৃতিতে, লরেন্টজ বাহিনী মানবজাতির জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। এর উপস্থিতি পৃথিবীর চৌম্বক ক্ষেত্রকে স্থানের মারাত্মক আয়নাইজিং বিকিরণ থেকে মানুষকে রক্ষা করতে দেয়। ক্ষেত্রটি চার্জযুক্ত কণাকে গ্রহের পৃষ্ঠে বোমাবর্ষণ থেকে বাধা দেয়, তাদের দিক পরিবর্তন করতে বাধ্য করে।

সম্পরকিত প্রবন্ধ: