Forța Lorentz care acționează asupra unei particule încărcate negativ. Folosind forța Lorentz. Această dependență poate fi exprimată prin formula

dar ce legătură are curentul cu asta, atunci

DeoarecenS d l – numărul de încărcări în volum S d l, Apoi pentru o singură taxă

sau

, (2.5.2)

forța Lorentz – forța exercitată de un câmp magnetic asupra unei sarcini pozitive care se mișcă cu viteză(aici este viteza de mișcare ordonată a purtătorilor de sarcină pozitivă). Modulul forței Lorentz:

, (2.5.3)

unde α este unghiul dintre Și .

Din (2.5.4) este clar că o sarcină care se mișcă de-a lungul liniei nu este afectată de forța ().

Lorenz Hendrik Anton(1853–1928) – fizician teoretician olandez, creator al teoriei electronice clasice, membru al Academiei de Științe din Țările de Jos. El a derivat o formulă care leagă constanta dielectrică de densitatea dielectricului, a dat o expresie pentru forța care acționează asupra unei sarcini în mișcare într-un câmp electromagnetic (forța Lorentz), a explicat dependența conductivității electrice a unei substanțe de conductivitatea termică și a dezvoltat teoria dispersiei luminii. Dezvoltarea electrodinamicii corpurilor în mișcare. În 1904, el a derivat formule care conectează coordonatele și timpul aceluiași eveniment în două sisteme de referință inerțiale diferite (transformări Lorentz).

Forța Lorentz este direcționată perpendicular pe planul în care se află vectorii Și . La o sarcină pozitivă în mișcare se aplică regula mâinii stângi sau« regula gimlet„(Fig. 2.6).

Direcția forței pentru o sarcină negativă este opusă, prin urmare Regula mâinii drepte se aplică electronilor.

Deoarece forța Lorentz este direcționată perpendicular pe sarcina în mișcare, i.e. perpendicular ,munca efectuată de această forță este întotdeauna zero . În consecință, acționând asupra unei particule încărcate, forța Lorentz nu poate modifica energia cinetică a particulei.

De multe ori Forța Lorentz este suma forțelor electrice și magnetice:

, (2.5.4)

aici forța electrică accelerează particula și își schimbă energia.

În fiecare zi observăm efectul forței magnetice asupra unei sarcini în mișcare pe un ecran de televizor (Fig. 2.7).

Mișcarea fasciculului de electroni de-a lungul planului ecranului este stimulată de câmpul magnetic al bobinei de deviere. Dacă aduceți un magnet permanent aproape de planul ecranului, puteți observa cu ușurință efectul acestuia asupra fasciculului de electroni prin distorsiunile care apar în imagine.

Acțiunea forței Lorentz în acceleratoarele de particule încărcate este descrisă în detaliu în secțiunea 4.3.

MINISTERUL EDUCAŢIEI ŞI ŞTIINŢEI

FEDERAȚIA RUSĂ

BUGETUL FEDERAL DE STAT INSTITUȚIA DE ÎNVĂȚĂMÂNTUL SUPERIOR PROFESIONAL

„UNIVERSITATEA DE STAT KURGAN”

ABSTRACT

La subiectul „Fizică” Subiectul: „Aplicarea forței Lorentz”

Completat de: Student grupa T-10915 Logunova M.V.

Profesor Vorontsov B.S.

Kurgan 2016

Introducere 3

1. Utilizarea forței Lorentz 4

1.1. Dispozitive cu fascicul de electroni 4

1.2 Spectrometrie de masă 5

1.3 generator MHD 7

1.4 Ciclotron 8

Concluzia 10

Referințe 11

Introducere

forța Lorentz- forta cu care campul electromagnetic, conform electrodinamicii clasice (necuantice), actioneaza asupra unei particule incarcate punctiforme. Uneori, forța Lorentz se numește forța care acționează cu viteză asupra unui obiect în mișcare υ încărca q numai din partea câmpului magnetic, adesea la putere maximă - din partea câmpului electromagnetic în general, cu alte cuvinte, din partea electrică Eși magnetice B câmpuri.

În Sistemul Internațional de Unități (SI) se exprimă astfel:

F L = q υ B sin α

Este numit după fizicianul olandez Hendrik Lorentz, care a derivat o expresie pentru această forță în 1892. Cu trei ani înainte de Lorenz, expresia corectă a fost găsită de O. Heaviside.

Manifestarea macroscopică a forței Lorentz este forța Ampere.

  1. Folosind forța Lorentz

Efectul exercitat de un câmp magnetic asupra particulelor încărcate în mișcare este foarte utilizat în tehnologie.

Principala aplicație a forței Lorentz (mai precis, cazul său special - forța Ampere) sunt mașinile electrice (motoare electrice și generatoare). Forța Lorentz este utilizată pe scară largă în dispozitivele electronice pentru a influența particulele încărcate (electroni și uneori ioni), de exemplu, în televiziune tuburi catodice, V spectrometrie de masaȘi generatoare MHD.

De asemenea, în instalațiile experimentale create în prezent pentru efectuarea unei reacții termonucleare controlate, acțiunea unui câmp magnetic asupra plasmei este folosită pentru a o răsuci într-un cordon care nu atinge pereții camerei de lucru. Mișcarea circulară a particulelor încărcate într-un câmp magnetic uniform și independența perioadei unei astfel de mișcări față de viteza particulelor sunt utilizate în acceleratoarele ciclice ale particulelor încărcate - ciclotroni.

  1. 1. Dispozitive cu fascicul de electroni

Dispozitivele cu fascicul de electroni (EBD) sunt o clasă de dispozitive electronice cu vid care utilizează un flux de electroni, concentrat sub forma unui singur fascicul sau fascicul de fascicule, care sunt controlate atât în ​​intensitate (curent), cât și în poziție în spațiu și interacționează cu o țintă spațială staționară (ecran) a dispozitivului. Domeniul principal de aplicare a ELP este conversia informațiilor optice în semnale electrice și conversia inversă a semnalului electric într-un semnal optic - de exemplu, într-o imagine vizibilă de televiziune.

Clasa dispozitivelor cu raze catodice nu include tuburile cu raze X, fotocelulele, fotomultiplicatoarele, dispozitivele cu descărcare în gaze (dekatroni) și tuburile de electroni receptoare și amplificatoare (tetrode cu fascicul, indicatoare electrice de vid, lămpi cu emisie secundară etc.) cu un forma fasciculului de curenți.

Un dispozitiv cu fascicul de electroni este format din cel puțin trei părți principale:

    Un reflector electronic (pistol) formează un fascicul de electroni (sau un fascicul de raze, de exemplu, trei fascicule într-un tub de imagine color) și controlează intensitatea acestuia (curent);

    Sistemul de deviere controlează poziția spațială a fasciculului (abaterea acestuia de la axa reflectorului);

    Ținta (ecranul) ELP-ului receptor transformă energia fasciculului în fluxul luminos al unei imagini vizibile; ținta ELP-ului de transmitere sau stocare acumulează un relief de potențial spațial, citit de un fascicul de electroni de scanare

Orez. 1 dispozitiv CRT
Principiile generale ale dispozitivului.

Se creează un vid profund în cilindrul CRT. Pentru a crea un fascicul de electroni, se folosește un dispozitiv numit tun de electroni. Catodul, încălzit de filament, emite electroni. Prin schimbarea tensiunii de pe electrodul de control (modulator), puteți modifica intensitatea fasciculului de electroni și, în consecință, luminozitatea imaginii. După părăsirea pistolului, electronii sunt accelerați de anod. În continuare, fasciculul trece printr-un sistem de deviere, care poate schimba direcția fasciculului. CRT-urile de televiziune folosesc un sistem de deviație magnetică, deoarece oferă unghiuri mari de deviere. CRT-urile oscilografice folosesc un sistem de deviere electrostatic, deoarece oferă performanțe mai mari. Fasciculul de electroni lovește un ecran acoperit cu fosfor. Bombardat de electroni, fosforul strălucește și un punct de mișcare rapidă de luminozitate variabilă creează o imagine pe ecran.

Deschideți palma mâinii stângi și îndreptați toate degetele. Îndoiți degetul mare la un unghi de 90 de grade față de toate celelalte degete, în același plan cu palma.

Imaginați-vă că cele patru degete ale palmei, pe care le țineți împreună, indică direcția vitezei sarcinii dacă aceasta este pozitivă, sau direcția opusă vitezei dacă sarcina este negativă.

Vectorul de inducție magnetică, care este întotdeauna îndreptat perpendicular pe viteză, va intra astfel în palmă. Acum uitați-vă unde arată degetul mare - aceasta este direcția forței Lorentz.

Forța Lorentz poate fi zero și nu are componentă vectorială. Acest lucru se întâmplă atunci când traiectoria unei particule încărcate este paralelă cu liniile câmpului magnetic. În acest caz, particula are o traiectorie rectilinie și o viteză constantă. Forța Lorentz nu afectează în niciun fel mișcarea particulei, deoarece în acest caz este absentă cu totul.

În cel mai simplu caz, o particulă încărcată are o traiectorie de mișcare perpendiculară pe liniile câmpului magnetic. Apoi forța Lorentz creează o accelerație centripetă, forțând particula încărcată să se miște într-un cerc.

Notă

Forța Lorentz a fost descoperită în 1892 de Hendrik Lorentz, un fizician din Olanda. Astăzi este destul de des folosit în diverse aparate electrice, a căror acțiune depinde de traiectoria electronilor în mișcare. De exemplu, acestea sunt tuburi cu raze catodice din televizoare și monitoare. Tot felul de acceleratoare care accelerează particulele încărcate la viteze enorme, folosind forța Lorentz, stabilesc orbitele mișcării lor.

Sfaturi utile

Un caz special al forței Lorentz este forța Ampere. Direcția sa este calculată folosind regula stângii.

Surse:

  • forța Lorentz
  • Lorentz forța regula mâinii stângi

Efectul unui câmp magnetic asupra unui conductor care poartă curent înseamnă că câmpul magnetic afectează sarcinile electrice în mișcare. Forța care acționează asupra unei particule încărcate în mișcare dintr-un câmp magnetic se numește forța Lorentz în onoarea fizicianului olandez H. Lorentz

Instrucțiuni

Forța - înseamnă că puteți determina valoarea sa numerică (modul) și direcția (vector).

Modulul forței Lorentz (Fl) este egal cu raportul dintre modulul forței F care acționează pe o secțiune a unui conductor cu un curent de lungime ∆l și numărul N de particule încărcate care se mișcă în mod ordonat pe această secțiune a conductorul: Fl = F/N ( 1). Datorită unor transformări fizice simple, forța F poate fi reprezentată sub forma: F= q*n*v*S*l*B*sina (formula 2), unde q este sarcina celei în mișcare, n este pe secțiunea conductorului, v este viteza particulei, S este aria secțiunii transversale a secțiunii conductorului, l este lungimea secțiunii conductorului, B este inducția magnetică, sina este sinusul unghiului dintre viteza și vectori de inducție. Și convertiți numărul de particule în mișcare la forma: N=n*S*l (formula 3). Înlocuiți formulele 2 și 3 în formula 1, reduceți valorile lui n, S, l, rezultă că pentru forța Lorentz: Fл = q*v*B*sin a. Aceasta înseamnă că, pentru a rezolva probleme simple de găsire a forței Lorentz, definiți următoarele mărimi fizice în condiția sarcinii: sarcina unei particule în mișcare, viteza acesteia, inducerea câmpului magnetic în care particula se mișcă și unghiul dintre viteza și inducția.

Înainte de a rezolva problema, asigurați-vă că toate mărimile sunt măsurate în unități care corespund între ele sau sistemului internațional. Pentru a obține răspunsul în newtoni (N - unitate de forță), sarcina trebuie măsurată în coulombs (K), viteza - în metri pe secundă (m/s), inducție - în tesla (T), sinus alfa - nu este un măsurabil număr.
Exemplul 1. Într-un câmp magnetic, a cărui inducție este de 49 mT, o particulă încărcată de 1 nC se mișcă cu o viteză de 1 m/s. Vectorii viteză și inducția magnetică sunt reciproc perpendiculari.
Soluţie. 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).

Direcția forței Lorentz este determinată de regula mâinii stângi. Pentru ao aplica, imaginați-vă următoarea relație de trei vectori perpendiculari unul pe celălalt. Poziționați mâna stângă astfel încât vectorul de inducție magnetică să intre în palmă, patru degete sunt îndreptate către mișcarea particulei pozitive (împotriva mișcării negative), apoi degetul mare îndoit la 90 de grade va indica direcția forței Lorentz (vezi figura).
Forța Lorentz este aplicată în tuburile de televiziune ale monitoarelor și televizoarelor.

Surse:

  • G. Ya Myakishev, B.B. Buhovtsev. Manual de fizica. Clasa a 11a. Moscova. "Educaţie". 2003
  • rezolvarea problemelor cu forța Lorentz

Adevărata direcție a curentului este direcția în care se mișcă particulele încărcate. La rândul său, depinde de semnul încărcării lor. În plus, tehnicienii folosesc direcția condiționată a mișcării sarcinii, care nu depinde de proprietățile conductorului.

Instrucțiuni

Pentru a determina adevărata direcție de mișcare a particulelor încărcate, urmați următoarea regulă. În interiorul sursei, ei zboară din electrod, care este încărcat cu semnul opus, și se deplasează spre electrod, care din acest motiv capătă o sarcină similară în semn cu particulele. În circuitul extern, aceștia sunt scoși de câmpul electric din electrod, a cărui sarcină coincide cu sarcina particulelor și sunt atrași de cel încărcat opus.

Într-un metal, purtătorii de curent sunt electroni liberi care se deplasează între nodurile cristaline. Deoarece aceste particule sunt încărcate negativ, luați în considerare că se deplasează de la electrodul pozitiv la negativ în interiorul sursei și de la negativ la pozitiv în circuitul extern.

În conductorii nemetalici, electronii poartă și sarcină, dar mecanismul mișcării lor este diferit. Un electron care părăsește un atom și, prin urmare, îl transformă într-un ion pozitiv, îl face să capteze un electron de la atomul anterior. Același electron care părăsește un atom îl ionizează negativ pe următorul. Procesul se repetă continuu atâta timp cât există curent în circuit. Direcția de mișcare a particulelor încărcate în acest caz este considerată aceeași ca și în cazul precedent.

Există două tipuri de semiconductori: cu conductivitate de electroni și orificii. În primul, purtătorii sunt electroni și, prin urmare, direcția de mișcare a particulelor în ei poate fi considerată aceeași ca și în metale și conductoare nemetalice. În al doilea, încărcătura este transportată de particule virtuale - găuri. Pentru a spune simplu, putem spune că acestea sunt un fel de spații goale în care nu există electroni. Datorită deplasării alternante a electronilor, găurile se mișcă în direcția opusă. Dacă combinați doi semiconductori, dintre care unul are conductivitate electronică și celălalt, un astfel de dispozitiv, numit diodă, va avea proprietăți de redresare.

În vid, sarcina este transportată de electroni care se deplasează de la un electrod încălzit (catod) la unul rece (anod). Rețineți că, atunci când dioda se redresează, catodul este negativ în raport cu anodul, dar în raport cu firul comun la care este conectat terminalul înfășurării secundare a transformatorului opus anodului, catodul este încărcat pozitiv. Nu există nicio contradicție aici, având în vedere prezența unei căderi de tensiune pe orice diodă (atât vacuum, cât și semiconductor).

În gaze, sarcina este transportată de ioni pozitivi. Luați în considerare direcția de mișcare a sarcinilor în ele ca fiind opusă direcției mișcării lor în metale, conductoare solide nemetalice, vid, precum și semiconductori cu conductivitate electronică și similar cu direcția mișcării lor în semiconductori cu conductivitate în orificii. . Ionii sunt mult mai grei decât electronii, motiv pentru care dispozitivele cu descărcare în gaz au o inerție mare. Dispozitivele ionice cu electrozi simetrici nu au conductivitate unidirecțională, dar cele cu electrozi asimetrici o au într-un anumit interval de diferențe de potențial.

În lichide, încărcarea este întotdeauna transportată de ioni grei. În funcție de compoziția electrolitului, acestea pot fi fie negative, fie pozitive. În primul caz, considerați că aceștia se comportă similar cu electronii, iar în al doilea, similar cu ionii pozitivi din gaze sau găurile din semiconductori.

Când specificați direcția curentului într-un circuit electric, indiferent de unde se mișcă efectiv particulele încărcate, luați în considerare că se deplasează în sursă de la negativ la pozitiv și în circuitul extern de la pozitiv la negativ. Direcția indicată este considerată condiționată și a fost acceptată înainte de descoperirea structurii atomului.

Surse:

  • sensul curentului

Forta Lorenz determină intensitatea efectului câmpului electric asupra unei sarcini punctuale. În unele cazuri, înseamnă forța cu care acționează un câmp magnetic asupra unei sarcini q, una care se mișcă cu viteza V, în altele înseamnă influența totală a câmpurilor electrice și magnetice.

Instrucțiuni

1. Pentru a determina direcţie putere Lorenz, a fost făcută o regulă mnemonică pentru mâna stângă. Este ușor de reținut datorită faptului că direcţie determinat cu ajutorul degetelor. Deschideți palma mâinii stângi și îndreptați toate degetele. Îndoiți degetul imens la un unghi de 90 de grade unul față de celălalt degete, în același plan cu palma.

2. Imaginați-vă că cele patru degete ale palmei pe care le țineți împreună sunt îndreptate direcţie viteza de mișcare a sarcinii, dacă este corectă, sau opusul vitezei direcţie, dacă sarcina este negativă.

3. Vectorul de inducție magnetică, cel care este invariabil direcționat perpendicular pe viteză, va intra astfel în palmă. Acum uită-te unde arată degetul tău mare - asta este direcţie putere Lorenz .

4. Forta Lorenz poate fi egal cu zero și nu are componentă vectorială. Acest lucru se întâmplă atunci când traiectoria unei particule încărcate este paralelă cu liniile câmpului magnetic. În acest caz, particula are o traiectorie clară și o viteză continuă. Forta Lorenz nu afectează în niciun fel mișcarea particulei, deoarece în acest caz este complet absentă.

5. În cel mai simplu caz, o particulă încărcată are o traiectorie de mișcare perpendiculară pe liniile câmpului magnetic. Apoi puterea Lorenz creează o accelerație centripetă, forțând particula încărcată să se miște într-un cerc.

Este absolut rezonabil și clar că în diferite părți ale traseului viteza de mișcare a corpului este inegală, undeva este mai rapidă și undeva mai lejeră. Pentru a măsura metamorfoza vitezei corpului pe intervale de timp, reprezentarea „ accelerare„. Sub accelerare m este perceput ca o metamorfoză a vitezei de mișcare a unui obiect din corp într-un anumit interval de timp, timp în care s-a produs metamorfoza vitezei.

Vei avea nevoie

  • Cunoașteți viteza de mișcare a unui obiect în diferite zone la diferite intervale de timp.

Instrucțiuni

1. Definiția accelerației în timpul mișcării accelerate uniform Acest tip de mișcare înseamnă că un obiect accelerează cu aceeași valoare pe intervale egale de timp. Fie la unul dintre momentele de mișcare t1 viteza mișcării sale v1, iar în momentul t2 viteza ar fi v2. Apoi accelerare obiectul poate fi calculat folosind formula: a = (v2-v1)/(t2-t1)

2. Determinarea accelerației unui obiect dacă acesta nu are mișcare accelerată uniform.În acest caz se introduce reprezentarea „medie”. accelerare„. Această reprezentare caracterizează metamorfoza vitezei unui obiect pe parcursul întregului timp de mișcare a acestuia de-a lungul unui traseu dat. Aceasta este exprimată prin formula: a = (v2-v1)/t

Inducția magnetică este o mărime vectorială și, prin urmare, pe lângă mărimea necondiționată, se caracterizează direcţie. Pentru a-l detecta este necesar să se detecteze polii unui magnet continuu sau direcția curentului, cea care generează câmpul magnetic.

Vei avea nevoie

  • – magnet de referinta;
  • - sursa actuala;
  • – braț drept;
  • – conductor direct;
  • – bobină, întorsătură de sârmă, solenoid.

Instrucțiuni

1. magnetic inducerea unui magnet continuu. Pentru a face acest lucru, localizați polii nord și sud. De obicei, polul nord al unui magnet este albastru, iar polul sud este stacojiu. Dacă polii magnetului sunt necunoscuți, luați un magnet de referință și aduceți polul său nord la cel necunoscut. Acest capăt, cel care este atras de polul nord al magnetului de referință, va fi polul sud al magnetului a cărui inducție a câmpului este măsurată. Linii magnetic inducțiile părăsesc polul nord și intră în polul sud. Vectorul în orice punct al dreptei merge tangențial în direcția dreptei.

2. Determinați direcția vectorului magnetic inducerea unui conductor drept care transportă curent. Curentul trece de la polul pozitiv al sursei spre cel negativ. Luați brațul, cel care se înșurubează când este rotit în sensul acelor de ceasornic, se numește cel potrivit. Începeți să îl înșurubați în direcția în care curge curentul în conductor. Rotirea mânerului va arăta direcția liniilor circulare închise magnetic inducţie. Vector magnetic inducția în acest caz va fi tangentă la cerc.

3. Găsiți direcția câmpului magnetic al bobinei, bobinei sau solenoidului curent. Pentru a face acest lucru, conectați conductorul la o sursă de curent. Luați brațul din dreapta și rotiți-i mânerul în direcția curentului care curge prin spire de la polul corect al sursei de curent la cel negativ. Mișcarea înainte a tijei braței va arăta direcția liniilor câmpului magnetic. De exemplu, dacă mânerul unui braț se rotește în direcția curentului în sens invers acelor de ceasornic (spre stânga), atunci acesta, deșurubandu-se, se deplasează progresiv spre observator. În consecință, liniile câmpului magnetic sunt îndreptate și către observator. În interiorul spirei, bobinei sau solenoidului, liniile câmpului magnetic sunt drepte, ca direcție și valoare absolută ele coincid cu vectorul magnetic inducţie.

Sfaturi utile
Ca un braț potrivit, puteți folosi un tirbușon obișnuit pentru deschiderea sticlelor.

Inducția apare într-un conductor atunci când traversează liniile de câmp dacă este mișcat într-un câmp magnetic. Inducția este caracterizată de o direcție care poate fi determinată după reguli stabilite.

Vei avea nevoie

  • – conductor cu curent în câmp magnetic;
  • – un braț sau un șurub;
  • – solenoid cu curent în câmp magnetic;

Instrucțiuni

1. Pentru a afla direcția de inducție, ar trebui să utilizați una dintre cele 2 reguli: regula gimlet sau regula mâna dreaptă. Primul este folosit în principal pentru fire drepte în care curge curent. Regula din dreapta este folosită pentru o bobină sau un solenoid alimentat cu curent.

2. Regula brațului spune: Dacă direcția de mișcare înainte a brațului sau șurubului este aceeași cu curentul din sârmă, atunci rotirea mânerului brațului arată direcția de inducție.

3. Pentru a afla direcția de inducție folosind regula gimlet, determinați polaritatea firului. Curentul curge invariabil de la polul drept la polul negativ. Așezați un braț sau un șurub de-a lungul firului cu curent: vârful brațului trebuie să privească spre polul negativ, iar mânerul către polul pozitiv. Începeți să rotiți brațul sau șurubul ca și cum l-ați răsuci, adică în sensul acelor de ceasornic. Inducția rezultată are forma unor cercuri închise în jurul firului alimentat cu curent. Direcția de inducție va coincide cu direcția de rotație a mânerului brațului sau a capului șurubului.

4. Regula mâinii drepte spune: Dacă luați o bobină sau un solenoid în palma mâinii drepte, astfel încât patru degete să se afle în direcția fluxului de curent în viraje, atunci degetul mare plasat în lateral va indica direcția de inducție. .

5. Pentru a determina direcția de inducție, folosind regula mâinii drepte, trebuie să luați un solenoid sau o bobină cu curent, astfel încât palma să se afle pe polul corect, iar cele patru degete ale mâinii să fie în direcția curentului în viraje: degetul mic este mai aproape de plus, iar degetul arătător este mai aproape de minus. Puneți degetul mare în lateral (ca și cum ați arăta un gest de „clasă”). Direcția degetului mare va indica direcția de inducție.

Video pe tema

Notă!
Dacă direcția curentului în conductor este schimbată, atunci brațul trebuie deșurubat, adică rotit în sens invers acelor de ceasornic. Direcția de inducție va coincide, de asemenea, cu direcția de rotație a mânerului gimlet.

Sfaturi utile
Puteți determina direcția inducției imaginându-vă mental rotația unui braț sau șurub. Nu trebuie să-l ai la îndemână.

Liniile de inducție sunt înțelese ca linii de câmp magnetic. Pentru a obține informații despre acest tip de materie nu este suficient să cunoaștem valoarea absolută a inducției, este necesar să cunoaștem direcția acesteia. Direcția liniilor de inducție poate fi detectată folosind dispozitive speciale sau folosind reguli.

Vei avea nevoie

  • – conductor drept și circular;
  • – sursa de curent continuu;
  • – magnet continuu.

Instrucțiuni

1. Conectați un conductor drept la o sursă de curent continuu. Dacă trece un curent prin el, acesta este înconjurat de un câmp magnetic, ale cărui linii de forță sunt cercuri concentrice. Determinați direcția liniilor câmpului utilizând regula girletului drept. Un braț din dreapta este un șurub care se deplasează înainte când este rotit spre dreapta (în sensul acelor de ceasornic).

2. Determinați direcția curentului într-un conductor considerând că acesta curge de la polul drept al sursei către polul negativ. Așezați tija șurubului paralel cu conductorul. Începeți să îl rotiți astfel încât tija să înceapă să se miște în direcția curentului. În acest caz, direcția de rotație a mânerului va indica direcția liniilor câmpului magnetic.

3. Aflați direcția liniilor de inducție ale bobinei cu curent. Pentru a face acest lucru, utilizați aceeași regulă corectă a gimletului. Poziționați brațul astfel încât mânerul să se rotească în direcția fluxului de curent. În acest caz, mișcarea tijei barei va arăta direcția liniilor de inducție. Să spunem, dacă curentul curge în sensul acelor de ceasornic într-o bobină, atunci liniile de inducție magnetică vor fi perpendiculare pe planul bobinei și vor intra în planul acesteia.

4. Dacă un conductor se mișcă într-un câmp magnetic extern uniform, determinați direcția acestuia folosind regula stângii. Pentru a face acest lucru, poziționați mâna stângă astfel încât patru degete să arate direcția curentului, iar degetul uriaș întins să arate direcția de mișcare a conductorului. Apoi liniile de inducție ale unui câmp magnetic uniform vor intra în palma mâinii stângi.

5. Detectați direcția liniilor de inducție magnetică ale unui magnet continuu. Pentru a face acest lucru, determinați unde se află polii nord și sud. Liniile de inducție magnetică sunt direcționate de la nord la polul sud în afara magnetului și de la polul sud la nord în interiorul magnetului continuu.

Video pe tema

Pentru a determina modulul sarcinilor punctiforme de mărime identică, măsurați forța interacțiunii lor și distanța dintre ele și faceți un calcul. Dacă trebuie să detectați modulul de sarcină al corpurilor punctuale individuale, introduceți-le într-un câmp electric cu o intensitate cunoscută și măsurați forța cu care acționează câmpul asupra acestor sarcini.

Vei avea nevoie

  • – solzi de torsiune;
  • - rigla;
  • - calculator;
  • – contor de câmp electrostatic.

Instrucțiuni

1. Dacă există două sarcini identice ca modul, măsurați forța interacțiunii lor folosind o balanță de torsiune Coulomb, care este și un dinamometru emoțional. Mai târziu, când sarcinile intră în echilibru și firul cântarului compensează forța interacțiunii electrice, înregistrați valoarea acestei forțe pe scară. Mai târziu, folosind o riglă, șubler sau o scară specială pe cântar, găsiți distanța dintre aceste încărcături. Luați în considerare că sarcinile diferite se atrag, iar sarcinile asemănătoare se resping. Măsurați forța în Newtoni și distanța în metri.

2. Calculați valoarea modulului unei sarcini punctuale q. Pentru a face acest lucru, împărțiți forța F cu care interacționează două sarcini la exponentul 9 10^9. Luați rădăcina pătrată a rezultatului. Înmulțiți rezultatul cu distanța dintre sarcinile r, q=r?(F/9 10^9). Veți primi taxa în Coulombs.

3. Dacă taxele sunt inegale, atunci una dintre ele trebuie cunoscută anterior. Determinați forța de interacțiune dintre sarcinile cunoscute și necunoscute și distanța dintre ele folosind balanțe de torsiune Coulomb. Calculați modulul sarcinii necunoscute. Pentru a face acest lucru, împărțiți forța de interacțiune a sarcinilor F la produsul exponentului 9 10^9 la modulul sarcinii q0. Luați rădăcina pătrată a numărului rezultat și înmulțiți totalul cu distanța dintre sarcinile r; q1=r ?(F/(9 10^9 q2)).

4. Determinați modulul unei sarcini punctiforme necunoscute introducând-o într-un câmp electrostatic. Dacă intensitatea sa într-un anumit punct nu este cunoscută anterior, introduceți un senzor de măsurare a câmpului electrostatic în el. Măsurați tensiunea în volți pe metru. Plasați o sarcină într-un punct de tensiune cunoscut și, cu sprijinul unui dinamometru emoțional, măsurați forța în Newtoni care acționează asupra acesteia. Determinați modulul de sarcină împărțind valoarea forței F la intensitatea câmpului electric E; q=F/E.

Video pe tema

Notă!
Forța Lorentz a fost descoperită în 1892 de Hendrik Lorentz, un fizician din Olanda. Astăzi este destul de des folosit în diverse aparate electrice, a căror acțiune depinde de traiectoria electronilor în mișcare. Să presupunem că acestea sunt tuburi catodice din televizoare și monitoare. Toate tipurile de acceleratoare care accelerează particulele încărcate la viteze mari folosesc forța Lorentz pentru a stabili orbitele mișcării lor.

Sfaturi utile
Un caz special al forței Lorentz este forța Ampere. Direcția sa este calculată folosind regula stângii.

DEFINIȚIE

forța Lorentz– forța care acționează asupra unei particule cu încărcare punctiformă care se mișcă într-un câmp magnetic.

Este egal cu produsul sarcinii, modulul vitezei particulei, modulul vectorului de inducție a câmpului magnetic și sinusul unghiului dintre vectorul câmpului magnetic și viteza particulei.

Aici este forța Lorentz, este sarcina particulei, este mărimea vectorului de inducție a câmpului magnetic, este viteza particulei, este unghiul dintre vectorul de inducție a câmpului magnetic și direcția de mișcare.

Unitatea de forță - N (newton).

Forța Lorentz este o mărime vectorială. Forța Lorentz ia cea mai mare valoare atunci când vectorii de inducție și direcția vitezei particulelor sunt perpendiculare ().

Direcția forței Lorentz este determinată de regula stângii:

Dacă vectorul de inducție magnetică intră în palma mâinii stângi și patru degete sunt extinse spre direcția vectorului de mișcare curent, atunci degetul mare îndoit în lateral arată direcția forței Lorentz.

Într-un câmp magnetic uniform, particula se va mișca într-un cerc, iar forța Lorentz va fi o forță centripetă. În acest caz, nu se va lucra.

Exemple de rezolvare a problemelor pe tema „Forța Lorentz”

EXEMPLUL 1

EXEMPLUL 2

Exercițiu Sub influența forței Lorentz, o particulă de masă m cu sarcină q se mișcă într-un cerc. Câmpul magnetic este uniform, puterea sa este egală cu B. Aflați accelerația centripetă a particulei.

Soluţie Să ne amintim formula forței Lorentz:

În plus, conform legii a 2-a a lui Newton:

În acest caz, forța Lorentz este îndreptată spre centrul cercului și accelerația creată de acesta este direcționată acolo, adică aceasta este accelerația centripetă. Mijloace:

Se încarcă...Se încarcă...