mais qu'est-ce que le courant a à voir avec ça, alors

Parce quenS d je – nombre de charges en volume S d je, Alors pour une charge

ou

,

(2.5.2)

Force de Lorentz – force exercée par un champ magnétique sur une charge positive se déplaçant à grande vitesse(voici la vitesse de mouvement ordonné des porteurs de charge positive). Module de force de Lorentz :

,

(2.5.3)

où α est l'angle entre Et .

D'après (2.5.4), il ressort clairement qu'une charge se déplaçant le long de la ligne n'est pas affectée par la force ().

Lorenz Hendrik Anton(1853-1928) – Physicien théoricien néerlandais, créateur de la théorie électronique classique, membre de l'Académie des sciences des Pays-Bas. Il a dérivé une formule reliant la constante diélectrique à la densité du diélectrique, a donné une expression pour la force agissant sur une charge en mouvement dans un champ électromagnétique (force de Lorentz), a expliqué la dépendance de la conductivité électrique d'une substance sur la conductivité thermique et a développé la théorie de la dispersion de la lumière. Développé l'électrodynamique des corps en mouvement. En 1904, il développa des formules reliant les coordonnées et l'heure d'un même événement dans deux systèmes de référence inertiels différents (transformations de Lorentz).

La force de Lorentz est dirigée perpendiculairement au plan dans lequel se trouvent les vecteurs Et . À une charge positive en mouvement la règle de la main gauche s'applique ou« règle de la vrille" (Fig. 2.6).

La direction de la force pour une charge négative est donc opposée à La règle de la main droite s'applique aux électrons.

Puisque la force de Lorentz est dirigée perpendiculairement à la charge en mouvement, c'est-à-dire perpendiculaire ,le travail effectué par cette force est toujours nul . Par conséquent, agissant sur une particule chargée, la force de Lorentz ne peut pas modifier l'énergie cinétique de la particule.

Souvent La force de Lorentz est la somme des forces électriques et magnétiques:

,

(2.5.4)

ici, la force électrique accélère la particule et modifie son énergie.

Chaque jour, nous observons l'effet de la force magnétique sur une charge en mouvement sur un écran de télévision (Fig. 2.7).

Le mouvement du faisceau d'électrons le long du plan de l'écran est stimulé par le champ magnétique de la bobine de déflexion. Si vous rapprochez un aimant permanent du plan de l’écran, vous remarquerez facilement son effet sur le faisceau d’électrons grâce aux distorsions qui apparaissent dans l’image.

L'action de la force de Lorentz dans les accélérateurs de particules chargées est décrite en détail dans la section 4.3.

MINISTÈRE DE L'ÉDUCATION ET DES SCIENCES

FÉDÉRATION RUSSE

BUDGET DE L'ÉTAT FÉDÉRAL INSTITUTION D'ENSEIGNEMENT PROFESSIONNEL SUPÉRIEUR

"UNIVERSITÉ D'ÉTAT DE KORGAN"

ABSTRAIT

Dans le sujet "Physique" Sujet : "Application de la force de Lorentz"

Complété par : Étudiant du groupe T-10915 Logunova M.V.

Professeur Vorontsov B.S.

Kourgan 2016

Introduction 3

1. Utilisation de la force de Lorentz 4

1.1. Dispositifs à faisceau d'électrons 4

1.2 Spectrométrie de masse 5

1.3 Générateur MHD 7

1.4 Cyclotron 8

Conclusion 10

Références 11

Introduction

Force de Lorentz- la force avec laquelle le champ électromagnétique, selon l'électrodynamique classique (non quantique), agit sur une particule chargée ponctuellement. Parfois, la force de Lorentz est appelée la force agissant sur un objet en mouvement avec vitesse υ charge q uniquement du côté du champ magnétique, souvent à pleine puissance - du côté du champ électromagnétique en général, en d'autres termes, du côté de l'électricité E et magnétique B des champs.

Dans le Système international d'unités (SI), il s'exprime comme suit :

F L = q υ B péché α

Elle porte le nom du physicien néerlandais Hendrik Lorentz, qui a trouvé une expression pour cette force en 1892. Trois ans avant Lorenz, l'expression correcte a été trouvée par O. Heaviside.

La manifestation macroscopique de la force de Lorentz est la force Ampère.

1. Utiliser la force de Lorentz

L’effet exercé par un champ magnétique sur des particules chargées en mouvement est très largement utilisé en technologie.

La principale application de la force de Lorentz (plus précisément, son cas particulier - la force Ampère) concerne les machines électriques (moteurs et générateurs électriques). La force de Lorentz est largement utilisée dans les appareils électroniques pour influencer les particules chargées (électrons et parfois ions), par exemple à la télévision. tubes à rayons cathodiques, V spectrométrie de masse Et Générateurs MHD.

De plus, dans les installations expérimentales actuellement créées pour réaliser une réaction thermonucléaire contrôlée, l'action d'un champ magnétique sur le plasma est utilisée pour le tordre en un cordon qui ne touche pas les parois de la chambre de travail. Le mouvement circulaire des particules chargées dans un champ magnétique uniforme et l'indépendance de la période d'un tel mouvement par rapport à la vitesse des particules sont utilisés dans les accélérateurs cycliques de particules chargées - cyclotrons.

1. 1. Dispositifs à faisceau électronique

Les dispositifs à faisceau électronique (EBD) sont une classe de dispositifs électroniques sous vide qui utilisent un flux d'électrons, concentrés sous la forme d'un faisceau unique ou d'un faisceau de faisceaux, qui sont contrôlés à la fois en intensité (courant) et en position dans l'espace, et interagissent avec une cible spatiale stationnaire (écran) de l'appareil. Le principal domaine d'application de l'ELP est la conversion d'informations optiques en signaux électriques et la conversion inverse du signal électrique en signal optique - par exemple, en une image de télévision visible.

La classe des appareils à rayons cathodiques ne comprend pas les tubes à rayons X, les photocellules, les photomultiplicateurs, les dispositifs à décharge gazeuse (dékatrons) et les tubes électroniques récepteurs et amplificateurs (tétrodes à faisceau, indicateurs de vide électriques, lampes à émission secondaire, etc.) avec un forme de faisceau de courants.

Un dispositif à faisceau d'électrons se compose d'au moins trois parties principales :

Un projecteur électronique (pistolet) forme un faisceau d'électrons (ou un faisceau de rayons, par exemple trois faisceaux dans un tube image couleur) et contrôle son intensité (courant) ;

Le système de déflexion contrôle la position spatiale du faisceau (son écart par rapport à l'axe du projecteur) ;

La cible (écran) du PEL récepteur convertit l'énergie du faisceau en flux lumineux d'une image visible ; la cible de l'ELP émetteur ou stockeur accumule un relief de potentiel spatial, lu par un faisceau d'électrons à balayage

Riz. 1 appareil CRT

Principes généraux de l'appareil.

Un vide profond est créé dans le cylindre CRT. Pour créer un faisceau d'électrons, un appareil appelé canon à électrons est utilisé. La cathode, chauffée par le filament, émet des électrons. En modifiant la tension sur l'électrode de commande (modulateur), vous pouvez modifier l'intensité du faisceau d'électrons et, par conséquent, la luminosité de l'image. Après avoir quitté le canon, les électrons sont accélérés par l'anode. Ensuite, le faisceau passe à travers un système de déviation, qui peut changer la direction du faisceau. Les tubes cathodiques de télévision utilisent un système de déflexion magnétique car il offre de grands angles de déflexion. Les CRT oscillographiques utilisent un système de déflexion électrostatique car il offre de meilleures performances. Le faisceau d'électrons frappe un écran recouvert de phosphore. Bombardé par des électrons, le phosphore brille et un point de luminosité variable se déplaçant rapidement crée une image sur l'écran.

Ouvrez la paume de votre main gauche et redressez tous vos doigts. Pliez votre pouce à un angle de 90 degrés par rapport à tous les autres doigts, dans le même plan que votre paume.

Imaginez que les quatre doigts de votre paume, que vous tenez ensemble, indiquent le sens de la vitesse de la charge si elle est positive, ou le sens opposé à la vitesse si la charge est négative.

Le vecteur induction magnétique, toujours dirigé perpendiculairement à la vitesse, va ainsi entrer dans la paume. Regardez maintenant où pointe votre pouce : c’est la direction de la force de Lorentz.

La force de Lorentz peut être nulle et n'avoir aucune composante vectorielle. Cela se produit lorsque la trajectoire d’une particule chargée est parallèle aux lignes du champ magnétique. Dans ce cas, la particule a une trajectoire rectiligne et une vitesse constante. La force de Lorentz n'affecte en rien le mouvement de la particule, car dans ce cas elle est totalement absente.

Dans le cas le plus simple, une particule chargée a une trajectoire de mouvement perpendiculaire aux lignes du champ magnétique. Ensuite, la force de Lorentz crée une accélération centripète, forçant la particule chargée à se déplacer en cercle.

note

La force de Lorentz a été découverte en 1892 par Hendrik Lorentz, un physicien néerlandais. Aujourd'hui, il est assez souvent utilisé dans divers appareils électriques dont l'action dépend de la trajectoire des électrons en mouvement. Par exemple, ce sont des tubes cathodiques dans les téléviseurs et les moniteurs. Toutes sortes d'accélérateurs qui accélèrent les particules chargées à des vitesses énormes, en utilisant la force de Lorentz, déterminent les orbites de leur mouvement.

Conseil utile

Un cas particulier de la force de Lorentz est la force Ampère. Sa direction est calculée selon la règle de gauche.

Sources:

• Force de Lorentz
• Lorentz force la règle de la main gauche

L'effet d'un champ magnétique sur un conducteur porteur de courant signifie que le champ magnétique affecte les charges électriques en mouvement. La force agissant sur une particule chargée en mouvement à partir d'un champ magnétique est appelée force de Lorentz en l'honneur du physicien néerlandais H. Lorentz.

Instructions

Force - signifie que vous pouvez déterminer sa valeur numérique (module) et sa direction (vecteur).

Le module de la force de Lorentz (Fl) est égal au rapport du module de force F agissant sur une section de conducteur avec un courant de longueur ∆l au nombre N de particules chargées se déplaçant de manière ordonnée sur cette section de le conducteur : Fl = F/N ( 1). Grâce à des transformations physiques simples, la force F peut être représentée sous la forme : F= q*n*v*S*l*B*sina (formule 2), où q est la charge du mobile, n est sur le section du conducteur, v est la vitesse de la particule, S est la section transversale de la section du conducteur, l est la longueur de la section du conducteur, B est l'induction magnétique, sina est le sinus de l'angle entre la vitesse et les vecteurs d'induction. Et convertissez le nombre de particules en mouvement sous la forme : N=n*S*l (formule 3). Remplacez les formules 2 et 3 par la formule 1, réduisez les valeurs de n, S, l, il s'avère que pour la force de Lorentz : Fл = q*v*B*sin a. Cela signifie que pour résoudre des problèmes simples de recherche de la force de Lorentz, définissez les grandeurs physiques suivantes dans la condition de tâche : la charge d'une particule en mouvement, sa vitesse, l'induction du champ magnétique dans lequel la particule se déplace et l'angle entre la vitesse et l'induction.

Avant de résoudre le problème, assurez-vous que toutes les quantités sont mesurées dans des unités qui correspondent entre elles ou au système international. Pour obtenir la réponse en newtons (N - unité de force), la charge doit être mesurée en coulombs (K), la vitesse - en mètres par seconde (m/s), l'induction - en tesla (T), le sinus alpha - non mesurable nombre.
Exemple 1. Dans un champ magnétique dont l'induction est de 49 mT, une particule chargée de 1 nC se déplace à une vitesse de 1 m/s. Les vecteurs vitesse et induction magnétique sont perpendiculaires entre eux.
Solution. B = 49 mT = 0,049 T, q = 1 nC = 10 ^ (-9) C, v = 1 m/s, sin a = 1, Fl = ?

Fl = q*v*B*sin a = 0,049 T * 10 ^ (-9) C * 1 m/s * 1 =49* 10 ^(12).

La direction de la force de Lorentz est déterminée par la règle de gauche. Pour l'appliquer, imaginez la relation suivante de trois vecteurs perpendiculaires les uns aux autres. Positionnez votre main gauche de manière à ce que le vecteur induction magnétique pénètre dans la paume, quatre doigts soient dirigés vers le mouvement de la particule positive (à contre-courant du mouvement de la particule négative), puis le pouce plié à 90 degrés indiquera la direction de la force de Lorentz (voir chiffre).
La force de Lorentz est appliquée dans les tubes de télévision des moniteurs et des téléviseurs.

Sources:

• G. Ya Myakishev, B.B. Boukhovtsev. Manuel de physique. 11e année. Moscou. "Éducation". 2003
• résoudre des problèmes sur la force de Lorentz

La véritable direction du courant est la direction dans laquelle les particules chargées se déplacent. Cela dépend à son tour du signe de leur charge. De plus, les techniciens utilisent la direction conditionnelle du mouvement de la charge, qui ne dépend pas des propriétés du conducteur.

Instructions

Pour déterminer la véritable direction du mouvement des particules chargées, suivez la règle suivante. À l'intérieur de la source, ils s'envolent de l'électrode, qui est chargée de signe opposé, et se dirigent vers l'électrode, qui acquiert pour cette raison une charge de signe similaire à celle des particules. Dans le circuit externe, ils sont extraits par le champ électrique de l'électrode, dont la charge coïncide avec la charge des particules, et sont attirés vers celle de charge opposée.

Dans un métal, les porteurs de courant sont des électrons libres se déplaçant entre les nœuds cristallins. Puisque ces particules sont chargées négativement, considérez qu’elles se déplacent de l’électrode positive à l’électrode négative à l’intérieur de la source et du négatif au positif dans le circuit externe.

Dans les conducteurs non métalliques, les électrons portent également des charges, mais le mécanisme de leur mouvement est différent. Un électron quittant un atome et le transformant ainsi en ion positif l’amène à capturer un électron de l’atome précédent. Le même électron qui quitte un atome ionise négativement le suivant. Le processus se répète continuellement tant qu’il y a du courant dans le circuit. La direction du mouvement des particules chargées dans ce cas est considérée comme la même que dans le cas précédent.

Il existe deux types de semi-conducteurs : à conductivité électronique et à trou. Dans le premier cas, les porteurs sont des électrons et, par conséquent, la direction du mouvement des particules qu'ils contiennent peut être considérée comme la même que celle des métaux et des conducteurs non métalliques. Dans le second cas, la charge est portée par des particules virtuelles - des trous. Pour faire simple, on peut dire que ce sont des sortes d’espaces vides dans lesquels il n’y a pas d’électrons. En raison du déplacement alterné des électrons, les trous se déplacent dans la direction opposée. Si vous combinez deux semi-conducteurs, dont l'un a une conductivité électronique et l'autre par trous, un tel dispositif, appelé diode, aura des propriétés de redressement.

Dans le vide, la charge est transportée par les électrons passant d’une électrode chauffée (cathode) à une électrode froide (anode). Notez que lorsque la diode se redresse, la cathode est négative par rapport à l'anode, mais par rapport au fil commun auquel est connectée la borne de l'enroulement secondaire du transformateur en face de l'anode, la cathode est chargée positivement. Il n'y a pas de contradiction ici, étant donné la présence d'une chute de tension sur n'importe quelle diode (à vide et à semi-conducteur).

Dans les gaz, la charge est portée par des ions positifs. Considérez que la direction du mouvement des charges qu'ils contiennent est opposée à la direction de leur mouvement dans les métaux, les conducteurs solides non métalliques, le vide, ainsi que les semi-conducteurs à conductivité électronique, et similaire à la direction de leur mouvement dans les semi-conducteurs à conductivité des trous. . Les ions sont beaucoup plus lourds que les électrons, c'est pourquoi les dispositifs à décharge gazeuse ont une inertie élevée. Les dispositifs ioniques à électrodes symétriques n'ont pas de conductivité unidirectionnelle, mais ceux à électrodes asymétriques l'ont dans une certaine plage de différences de potentiel.

Dans les liquides, la charge est toujours portée par des ions lourds. Selon la composition de l'électrolyte, ils peuvent être négatifs ou positifs. Dans le premier cas, considérons qu’ils se comportent de manière similaire aux électrons et dans le second, aux ions positifs dans les gaz ou aux trous dans les semi-conducteurs.

Lorsque vous spécifiez la direction du courant dans un circuit électrique, quel que soit l'endroit où les particules chargées se déplacent réellement, considérez qu'elles se déplacent dans la source du négatif au positif et dans le circuit externe du positif au négatif. La direction indiquée est considérée comme conditionnelle et elle a été acceptée avant la découverte de la structure de l'atome.

Sources:

• sens du courant

Forcer Lorenz détermine l'intensité de l'effet du champ électrique sur une charge ponctuelle. Dans certains cas, cela signifie la force avec laquelle un champ magnétique agit sur une charge q, qui se déplace à une vitesse V, dans d'autres cela signifie l'influence totale des champs électriques et magnétiques.

Instructions

1. Afin de déterminer direction force Lorenz, une règle mnémotechnique pour la main gauche a été élaborée. Il est facile de s'en souvenir car direction déterminé à l’aide des doigts. Ouvrez la paume de votre main gauche et redressez tous vos doigts. Pliez l'énorme doigt à un angle de 90 degrés les uns par rapport aux autres doigts, dans le même plan que la paume.

2. Imaginez que les quatre doigts de votre paume que vous tenez ensemble pointent vers direction la vitesse de déplacement de la charge, si elle est correcte, ou l'inverse de la vitesse direction, si la charge est négative.

3. Le vecteur induction magnétique, celui qui est invariablement dirigé perpendiculairement à la vitesse, va ainsi entrer dans la paume. Maintenant, regarde où pointe ton gros doigt - ça y est direction force Lorenz .

4. Forcer Lorenz peut être égal à zéro et n’avoir aucune composante vectorielle. Cela se produit lorsque la trajectoire d’une particule chargée est parallèle aux lignes du champ magnétique. Dans ce cas, la particule a une trajectoire claire et une vitesse continue. Forcer Lorenz n'affecte en rien le mouvement de la particule, puisque dans ce cas elle est complètement absente.

5. Dans le cas le plus simple, une particule chargée a une trajectoire de mouvement perpendiculaire aux lignes du champ magnétique. Puis la force Lorenz crée une accélération centripète, forçant la particule chargée à se déplacer en cercle.

Il est tout à fait raisonnable et clair que sur différentes parties du chemin, la vitesse du mouvement du corps est inégale, quelque part elle est plus rapide et quelque part elle est plus lente. Afin de mesurer la métamorphose de la vitesse d’un corps au cours d’intervalles de temps, la représentation « accélération« . Sous accélération m est perçu comme une métamorphose de la vitesse de déplacement d'un objet corporel sur un certain intervalle de temps, au cours duquel la métamorphose de la vitesse s'est produite.

Tu auras besoin de

• Connaître la vitesse de déplacement d'un objet dans différentes zones à différents intervalles de temps.

Instructions

1. Définition de l'accélération lors d'un mouvement uniformément accéléré. Ce type de mouvement signifie qu'un objet accélère de la même valeur sur des intervalles de temps égaux. Soit à l'un des instants du mouvement t1 la vitesse de son mouvement soit v1, et à l'instant t2 la vitesse serait v2. Alors accélération l'objet pourrait être calculé à l'aide de la formule : a = (v2-v1)/(t2-t1)

2. Détermination de l'accélération d'un objet s'il n'a pas de mouvement uniformément accéléré. Dans ce cas, la représentation « moyenne » est introduite accélération« . Cette représentation caractérise la métamorphose de la vitesse d'un objet pendant tout le temps de son déplacement le long d'une trajectoire donnée. Ceci s'exprime par la formule : a = (v2-v1)/t

L'induction magnétique est une grandeur vectorielle, et donc, en plus de la grandeur inconditionnelle, elle est caractérisée direction. Pour le détecter, il faut détecter les pôles d'un aimant continu ou la direction du courant, celui qui génère le champ magnétique.

Tu auras besoin de

• – aimant de référence ;
• - source actuelle;
• – vrille droite ;
• – conducteur direct;
• – bobine, tour de fil, solénoïde.

Instructions

1. magnétique induction d'un aimant continu. Pour ce faire, repérez ses pôles nord et sud. Généralement, le pôle nord d’un aimant est bleu et le pôle sud est écarlate. Si les pôles de l'aimant sont inconnus, prenez un aimant de référence et amenez son pôle nord vers celui inconnu. Cette extrémité, celle qui est attirée vers le pôle nord de l'aimant de référence, sera le pôle sud de l'aimant dont l'induction de champ est mesurée. Lignes magnétique les inductions quittent le pôle nord et entrent dans le pôle sud. Le vecteur en tout point de la ligne va tangentiellement dans la direction de la ligne.

2. Déterminer la direction du vecteur magnétique induction d'un conducteur droit transportant du courant. Le courant circule du pôle positif de la source vers le pôle négatif. Prenez la vrille, celle qui se visse lorsqu'on la tourne dans le sens des aiguilles d'une montre, on l'appelle la bonne. Commencez à le visser dans le sens où le courant circule dans le conducteur. La rotation de la poignée affichera la direction des lignes circulaires fermées magnétique induction. Vecteur magnétique l'induction dans ce cas sera tangente au cercle.

3. Trouvez la direction du champ magnétique de la bobine, de la bobine ou du solénoïde actuel. Pour ce faire, connectez le conducteur à une source de courant. Prenez la vrille droite et faites pivoter sa poignée dans le sens du courant circulant dans les tours du pôle correct de la source de courant au pôle négatif. Le mouvement vers l’avant de la tige de vrille montrera la direction des lignes de champ magnétique. Par exemple, si la poignée d'une vrille tourne dans le sens du courant dans le sens inverse des aiguilles d'une montre (vers la gauche), alors elle, en se dévissant, se déplace progressivement vers l'observateur. Par conséquent, les lignes du champ magnétique sont également dirigées vers l’observateur. A l'intérieur du tour, de la bobine ou du solénoïde, les lignes du champ magnétique sont droites, en direction et en valeur absolue elles coïncident avec le vecteur magnétique induction.

Conseil utile
Comme vrille droite, vous pouvez utiliser un tire-bouchon ordinaire pour ouvrir les bouteilles.

L'induction apparaît dans un conducteur lors du franchissement des lignes de champ s'il est déplacé dans un champ magnétique. L'induction se caractérise par une direction qui peut être déterminée selon des règles établies.

Tu auras besoin de

• – conducteur avec courant dans un champ magnétique ;
• – une vrille ou une vis ;
• – solénoïde avec courant dans un champ magnétique ;

Instructions

1. Afin de connaître la direction de l'induction, vous devez utiliser l'une des 2 règles suivantes : la règle de la vrille ou la règle de la main droite. Le premier est principalement utilisé pour les fils droits dans lesquels circule du courant. La règle de droite est utilisée pour une bobine ou un solénoïde alimenté en courant.

2. La règle de la vrille dit : Si la direction de la vrille ou de la vis qui avance est la même que le courant dans le fil, alors tourner la poignée de la vrille indique la direction de l'induction.

3. Pour connaître la direction de l'induction à l'aide de la règle de la vrille, déterminez la polarité du fil. Le courant circule invariablement du pôle droit vers le pôle négatif. Placez une vrille ou une vis le long du fil sous tension : la pointe de la vrille doit regarder vers le pôle négatif et la poignée vers le pôle positif. Commencez à faire tourner la vrille ou la vis comme si vous la tourniez, c'est-à-dire dans le sens des aiguilles d'une montre. L'induction résultante a la forme de cercles fermés autour du fil alimenté en courant. Le sens d’induction coïncidera avec le sens de rotation de la poignée de la vrille ou de la tête de vis.

4. La règle de la main droite dit : Si vous prenez une bobine ou un solénoïde dans la paume de votre main droite, de manière à ce que quatre doigts se trouvent dans le sens du courant dans les spires, alors le gros doigt placé sur le côté indiquera le sens de l'induction. .

5. Afin de déterminer la direction de l'induction, à l'aide de la règle de la main droite, vous devez prendre un solénoïde ou une bobine avec du courant de manière à ce que la paume repose sur le bon pôle et que les quatre doigts de la main soient dans la direction du courant dans les tours : le petit doigt est plus proche du plus, et l'index est plus proche du moins. Placez votre gros doigt sur le côté (comme pour montrer un geste « classe »). La direction du pouce indiquera la direction de l’induction.

Vidéo sur le sujet

Note!
Si la direction du courant dans le conducteur est modifiée, la vrille doit être dévissée, c'est-à-dire tournée dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Le sens d’induction coïncidera également avec le sens de rotation de la poignée de la vrille.

Conseil utile
Vous pouvez déterminer la direction de l'induction en imaginant mentalement la rotation d'une vrille ou d'une vis. Vous n'êtes pas obligé de l'avoir sous la main.

Les lignes d'induction sont considérées comme des lignes de champ magnétique. Pour obtenir des informations sur ce type de matière, il ne suffit pas de connaître la valeur absolue de l’induction, il faut connaître sa direction. La direction des lignes d'induction peut être détectée à l'aide de dispositifs spéciaux ou de règles.

Tu auras besoin de

• – conducteur droit et circulaire ;
• – source de courant continu ;
• – aimant continu.

Instructions

1. Connectez un conducteur droit à une source de courant continu. Si un courant le traverse, il est entouré d’un champ magnétique dont les lignes de force sont des cercles concentriques. Déterminez la direction des lignes de champ à l’aide de la bonne règle de vrille. Une vrille droite est une vis qui avance lorsqu'elle est tournée vers la droite (dans le sens des aiguilles d'une montre).

2. Déterminez la direction du courant dans un conducteur en considérant qu'il circule du pôle droit de la source vers le pôle négatif. Placez la tige filetée parallèlement au conducteur. Commencez à le faire tourner pour que la tige commence à se déplacer dans le sens du courant. Dans ce cas, le sens de rotation de la poignée indiquera le sens des lignes de champ magnétique.

3. Trouvez la direction des lignes d'induction de la bobine avec le courant. Pour ce faire, utilisez la même règle de vrille droite. Positionnez la vrille de manière à ce que la poignée tourne dans le sens du flux de courant. Dans ce cas, le mouvement de la tige de vrille indiquera la direction des lignes d'induction. Disons que si le courant circule dans le sens des aiguilles d'une montre dans une bobine, alors les lignes d'induction magnétique seront perpendiculaires au plan de la bobine et entreront dans son plan.

4. Si un conducteur se déplace dans un champ magnétique externe uniforme, déterminez sa direction à l'aide de la règle de gauche. Pour ce faire, positionnez votre main gauche de manière à ce que quatre doigts indiquent la direction du courant et que l'énorme doigt tendu indique la direction du mouvement du conducteur. Ensuite, les lignes d’induction d’un champ magnétique uniforme entreront dans la paume de la main gauche.

5. Détectez la direction des lignes d'induction magnétique d'un aimant continu. Pour ce faire, déterminez où se trouvent ses pôles nord et sud. Les lignes d'induction magnétique sont dirigées du nord vers le pôle sud à l'extérieur de l'aimant et du pôle sud vers le nord à l'intérieur de l'aimant continu.

Vidéo sur le sujet

Afin de déterminer le module de charges ponctuelles de grandeur identique, mesurez la force de leur interaction et la distance qui les sépare et effectuez un calcul. Si vous devez détecter le module de charge de corps ponctuels individuels, introduisez-les dans un champ électrique d'intensité connue et mesurez la force avec laquelle le champ agit sur ces charges.

Tu auras besoin de

• – échelles de torsion ;
• - règle;
• - calculatrice;
• – un mesureur de champ électrostatique.

Instructions

1. S'il existe deux charges identiques en module, mesurez la force de leur interaction à l'aide d'une balance de torsion coulombienne, qui est aussi un dynamomètre émotionnel. Plus tard, lorsque les charges s'équilibrent et que le fil de la balance compense la force d'interaction électrique, enregistrez la valeur de cette force sur la balance. Plus tard, à l'aide d'une règle, d'un pied à coulisse ou d'une échelle spéciale sur la balance, trouvez la distance entre ces charges. Considérez que les charges différentes s'attirent et que les charges similaires se repoussent. Mesurez la force en Newtons et la distance en mètres.

2. Calculez la valeur du module d'une charge ponctuelle q. Pour ce faire, divisez la force F avec laquelle deux charges interagissent par l'exposant 9 10^9. Prenez la racine carrée du résultat. Multipliez le résultat par la distance entre les charges r, q=r ?(F/9 10^9). Vous recevrez la charge à Coulombs.

3. Si les charges sont inégales, alors l’une d’elles doit être connue au préalable. Déterminez la force d'interaction entre les charges connues et inconnues et la distance qui les sépare à l'aide des balances de torsion coulombiennes. Calculez le module de la charge inconnue. Pour ce faire, divisez la force d'interaction des charges F par le produit de l'exposant 9 10^9 par le module de la charge q0. Prenez la racine carrée du nombre obtenu et multipliez le total par la distance entre les charges r ; q1=r ?(F/(9 10^9 q2)).

4. Déterminez le module d’une charge ponctuelle inconnue en l’introduisant dans un champ électrostatique. Si son intensité en un point donné n'est pas connue au préalable, insérez-y un capteur de mesure de champ électrostatique. Mesurez la tension en volts par mètre. Placez une charge à un point de tension connue et, à l'aide d'un dynamomètre émotionnel, mesurez la force en Newtons agissant sur elle. Déterminer le module de charge en divisant la valeur de la force F par l'intensité du champ électrique E ; q = F/E.

Vidéo sur le sujet

Note!
La force de Lorentz a été découverte en 1892 par Hendrik Lorentz, un physicien néerlandais. Aujourd'hui, il est assez souvent utilisé dans divers appareils électriques dont l'action dépend de la trajectoire des électrons en mouvement. Disons qu'il s'agit de tubes cathodiques dans les téléviseurs et les moniteurs. Toutes sortes d'accélérateurs qui accélèrent des particules chargées à des vitesses élevées utilisent la force de Lorentz pour définir les orbites de leur mouvement.

Conseil utile
Un cas particulier de la force de Lorentz est la force Ampère. Sa direction est calculée selon la règle de gauche.

DÉFINITION

Force de Lorentz– la force agissant sur une particule chargée ponctuellement se déplaçant dans un champ magnétique.

Il est égal au produit de la charge, du module de la vitesse des particules, du module du vecteur induction du champ magnétique et du sinus de l'angle entre le vecteur du champ magnétique et la vitesse des particules.

Voici la force de Lorentz, la charge des particules, la magnitude du vecteur d'induction du champ magnétique, la vitesse des particules, l'angle entre le vecteur d'induction du champ magnétique et la direction du mouvement.

Unité de force – N (newtons).

La force de Lorentz est une quantité vectorielle. La force de Lorentz prend sa plus grande valeur lorsque les vecteurs d'induction et la direction de la vitesse des particules sont perpendiculaires ().

La direction de la force de Lorentz est déterminée par la règle de gauche :

Si le vecteur d'induction magnétique pénètre dans la paume de la main gauche et que quatre doigts sont étendus dans la direction du vecteur de mouvement actuel, alors le pouce plié sur le côté montre la direction de la force de Lorentz.

Dans un champ magnétique uniforme, la particule se déplacera en cercle et la force de Lorentz sera une force centripète. Dans ce cas, aucun travail ne sera effectué.

Exemples de résolution de problèmes sur le thème « Force de Lorentz »

EXEMPLE 1

EXEMPLE 2

Exercice	Sous l'influence de la force de Lorentz, une particule de masse m et de charge q se déplace en cercle. Le champ magnétique est uniforme, sa force est égale à B. Trouvez l'accélération centripète de la particule.
Solution	Rappelons la formule de la force de Lorentz : De plus, selon la 2ème loi de Newton : Dans ce cas, la force de Lorentz est dirigée vers le centre du cercle et l'accélération qu'elle crée y est dirigée, c'est-à-dire qu'il s'agit d'une accélération centripète. Moyens: