ama akımın bununla ne alakası var o zaman

ÇünkünS D ben – hacimdeki yük sayısı S D ben, Daha sonra bir ücret karşılığında

veya

,

(2.5.2)

Lorentz kuvveti – Manyetik alanın, hızla hareket eden pozitif yüke uyguladığı kuvvet(pozitif yük taşıyıcılarının düzenli hareket hızı). Lorentz kuvvet modülü:

,

(2.5.3)

burada α arasındaki açıdır Ve .

(2.5.4)'ten, çizgi boyunca hareket eden bir yükün kuvvetten () etkilenmediği açıktır.

Lorenz Hendrik Anton(1853–1928) – Hollandalı teorik fizikçi, klasik elektronik teorisinin yaratıcısı, Hollanda Bilimler Akademisi üyesi. Dielektrik sabitini dielektrik yoğunluğuyla ilişkilendiren bir formül türetmiş, elektromanyetik alanda hareketli bir yüke etki eden kuvvet için bir ifade vermiş (Lorentz kuvveti), bir maddenin elektriksel iletkenliğinin termal iletkenliğe bağımlılığını açıklamış ve Işık dağılımı teorisini geliştirdi. Hareketli cisimlerin elektrodinamiğini geliştirdi. 1904 yılında aynı olayın koordinatlarını ve zamanını iki farklı eylemsiz referans sisteminde birleştiren formüller türetti (Lorentz dönüşümleri).

Lorentz kuvveti vektörlerin bulunduğu düzleme dik olarak yönlendirilir Ve . Hareketli bir pozitif yüke sol el kuralı uygulanır veya« burgu kuralı"(Şekil 2.6).

Negatif bir yük için kuvvetin yönü bu nedenle zıttır. Sağ el kuralı elektronlar için geçerlidir.

Lorentz kuvveti hareketli yüke dik olarak yönlendirildiğinden, yani. dik ,Bu kuvvetin yaptığı iş her zaman sıfırdır . Sonuç olarak, yüklü bir parçacığa etki eden Lorentz kuvveti parçacığın kinetik enerjisini değiştiremez.

Sıklıkla Lorentz kuvveti elektrik ve manyetik kuvvetlerin toplamıdır:

,

(2.5.4)

burada elektrik kuvveti parçacığı hızlandırır ve enerjisini değiştirir.

Her gün bir televizyon ekranında manyetik kuvvetin hareket eden bir yük üzerindeki etkisini gözlemliyoruz (Şekil 2.7).

Elektron ışınının ekran düzlemi boyunca hareketi, saptırma bobininin manyetik alanı tarafından uyarılır. Kalıcı bir mıknatısı ekran düzlemine yaklaştırdığınızda görüntüde ortaya çıkan bozulmalardan elektron ışını üzerindeki etkisini kolaylıkla fark edebilirsiniz.

Lorentz kuvvetinin yüklü parçacık hızlandırıcılarındaki etkisi bölüm 4.3'te ayrıntılı olarak anlatılmıştır.

EĞİTİM VE BİLİM BAKANLIĞI

RUSYA FEDERASYONU

FEDERAL DEVLET BÜTÇE EĞİTİM KURUMU YÜKSEK MESLEKİ EĞİTİM

"KURGAN DEVLET ÜNİVERSİTESİ"

SOYUT

"Fizik" Konusunda Konu: "Lorentz kuvvetinin uygulanması"

Tamamlayan: T-10915 grubunun öğrencisi Logunova M.V.

Öğretmen Vorontsov B.S.

Kurgan 2016

Giriş 3

1. Lorentz kuvvetinin kullanımı 4

1.1. Elektron ışın cihazları 4

1.2 Kütle spektrometrisi 5

1.3 MHD jeneratörü 7

1.4 Siklotron 8

Sonuç 10

Referanslar 11

giriiş

Lorentz kuvveti- klasik (kuantum olmayan) elektrodinamiğe göre elektromanyetik alanın nokta yüklü bir parçacık üzerinde etki ettiği kuvvet. Bazen Lorentz kuvvetine, hızla hareket eden bir nesneye etki eden kuvvet denir. υ şarj Q yalnızca manyetik alan tarafından, genellikle tam güçte - genel olarak elektromanyetik alan tarafından, başka bir deyişle elektrik tarafından e ve manyetik B alanlar.

Uluslararası Birim Sisteminde (SI) şu şekilde ifade edilir:

F L = Q υ B günah α

Adını 1892 yılında bu kuvvet için bir ifade türeten Hollandalı fizikçi Hendrik Lorentz'den almıştır. Lorenz'den üç yıl önce doğru ifade O. Heaviside tarafından bulunmuştu.

Lorentz kuvvetinin makroskobik tezahürü Amper kuvvetidir.

1. Lorentz kuvvetini kullanma

Manyetik alanın hareketli yüklü parçacıklar üzerinde uyguladığı etki, teknolojide çok yaygın olarak kullanılmaktadır.

Lorentz kuvvetinin ana uygulaması (daha doğrusu özel durumu - Amper kuvveti) elektrikli makinelerdir (elektrik motorları ve jeneratörler). Lorentz kuvveti, yüklü parçacıkları (elektronlar ve bazen iyonlar) etkilemek için elektronik cihazlarda, örneğin televizyonda yaygın olarak kullanılır. Katot ışını tüpleri, V kütle spektrometrisi Ve MHD jeneratörleri.

Ayrıca, kontrollü bir termonükleer reaksiyonun gerçekleştirilmesi için şu anda oluşturulan deney kurulumlarında, manyetik alanın plazma üzerindeki etkisi, onu çalışma odasının duvarlarına temas etmeyen bir kordon halinde bükmek için kullanılır. Yüklü parçacıkların düzgün bir manyetik alanda dairesel hareketi ve bu hareket periyodunun parçacık hızından bağımsızlığı, yüklü parçacıkların döngüsel hızlandırıcılarında kullanılır - siklotronlar.

1. 1. Elektron ışın cihazları

Elektron ışını cihazları (EBD'ler), hem yoğunluk (akım) hem de uzaydaki konum açısından kontrol edilen ve tek bir ışın veya ışın demeti şeklinde yoğunlaşmış bir elektron akışı kullanan ve birbirleriyle etkileşime giren bir vakum elektronik cihazları sınıfıdır. cihazın sabit bir uzamsal hedefi (ekranı). ELP'nin ana uygulama alanı, optik bilginin elektrik sinyallerine dönüştürülmesi ve elektrik sinyalinin optik bir sinyale, örneğin görünür bir televizyon görüntüsüne ters dönüştürülmesidir.

Katot ışını cihazları sınıfı, X ışını tüplerini, fotoselleri, fotoçoğaltıcıları, gaz boşaltma cihazlarını (dekatronlar) ve alıcı ve yükseltici elektron tüplerini (ışın tetrodeleri, elektrikli vakum göstergeleri, ikincil emisyonlu lambalar vb.) içermez. akımların ışın şekli.

Bir elektron ışını cihazı en az üç ana bölümden oluşur:

Elektronik bir spot ışığı (tabanca) bir elektron ışını (veya bir ışın ışını, örneğin renkli bir resim tüpündeki üç ışın) oluşturur ve yoğunluğunu (akımı) kontrol eder;

Saptırma sistemi, ışının uzaysal konumunu (spot ışığının ekseninden sapması) kontrol eder;

Alıcı ELP'nin hedefi (ekranı), ışının enerjisini görünür bir görüntünün ışık akışına dönüştürür; ELP'yi ileten veya saklayan hedef, taramalı elektron ışını tarafından okunan bir uzaysal potansiyel rahatlama biriktirir

Pirinç. 1 CRT cihazı

Cihazın genel prensipleri.

CRT silindirinde derin bir vakum oluşturulur. Elektron ışını oluşturmak için elektron tabancası adı verilen bir cihaz kullanılır. Filament tarafından ısıtılan katot elektron yayar. Kontrol elektrodundaki (modülatör) voltajı değiştirerek elektron ışınının yoğunluğunu ve buna bağlı olarak görüntünün parlaklığını değiştirebilirsiniz. Tabancayı terk ettikten sonra elektronlar anot tarafından hızlandırılır. Daha sonra ışın, ışının yönünü değiştirebilen bir saptırma sisteminden geçer. Televizyon CRT'leri, geniş sapma açıları sağladığı için manyetik bir sapma sistemi kullanır. Osilografik CRT'ler daha yüksek performans sağladığı için elektrostatik bir saptırma sistemi kullanır. Elektron ışını fosforla kaplı bir ekrana çarpıyor. Elektronların bombardımanına uğrayan fosfor parlıyor ve hızla hareket eden değişken parlaklıktaki bir nokta, ekranda bir görüntü yaratıyor.

Sol elinizin avucunu açın ve tüm parmaklarınızı düzeltin. Başparmağınızı diğer tüm parmaklara göre 90 derecelik bir açıyla, avucunuzla aynı düzlemde bükün.

Avucunuzun bir arada tuttuğunuz dört parmağının, yük pozitifse hızın yönünü, yük negatifse hızın tersini gösterdiğini hayal edin.

Her zaman hıza dik olarak yönlendirilen manyetik indüksiyon vektörü böylece avuç içine girecektir. Şimdi baş parmağınızın işaret ettiği yere bakın; bu Lorentz kuvvetinin yönüdür.

Lorentz kuvveti sıfır olabilir ve vektör bileşeni olmayabilir. Bu, yüklü bir parçacığın yörüngesi manyetik alan çizgilerine paralel olduğunda meydana gelir. Bu durumda parçacık doğrusal bir yörüngeye ve sabit bir hıza sahiptir. Lorentz kuvveti parçacığın hareketini hiçbir şekilde etkilemez çünkü bu durumda hiç yoktur.

En basit durumda, yüklü bir parçacık, manyetik alan çizgilerine dik bir hareket yörüngesine sahiptir. Daha sonra Lorentz kuvveti merkezcil ivme yaratarak yüklü parçacığı bir daire içinde hareket etmeye zorlar.

Not

Lorentz kuvveti 1892 yılında Hollandalı fizikçi Hendrik Lorentz tarafından keşfedildi. Bugün, eylemi hareketli elektronların yörüngesine bağlı olan çeşitli elektrikli cihazlarda oldukça sık kullanılmaktadır. Örneğin bunlar televizyon ve monitörlerdeki katot ışın tüpleridir. Yüklü parçacıkları Lorentz kuvvetini kullanarak muazzam hızlara çıkaran her türlü hızlandırıcı, onların hareketinin yörüngesini belirliyor.

Yararlı tavsiye

Lorentz kuvvetinin özel bir durumu Amper kuvvetidir. Yönü sol el kuralı kullanılarak hesaplanır.

Kaynaklar:

• Lorentz kuvveti
• Lorentz kuvveti sol el kuralı

Manyetik alanın akım taşıyan bir iletken üzerindeki etkisi, manyetik alanın hareketli elektrik yüklerini etkilediği anlamına gelir. Manyetik alandan hareket eden yüklü bir parçacığa etki eden kuvvete, Hollandalı fizikçi H. Lorentz'in onuruna Lorentz kuvveti adı verilir.

Talimatlar

Kuvvet - sayısal değerini (modülü) ve yönünü (vektör) belirleyebileceğiniz anlamına gelir.

Lorentz kuvvetinin modülü (Fl), ∆l uzunluğunda bir akıma sahip bir iletkenin bir bölümüne etki eden F kuvveti modülünün, bu bölüm üzerinde düzenli bir şekilde hareket eden yüklü parçacıkların N sayısına oranına eşittir. iletken: Fl = F/N ( 1). Basit fiziksel dönüşümler nedeniyle, F kuvveti şu şekilde temsil edilebilir: F= q*n*v*S*l*B*sina (formül 2), burada q, hareket edenin yüküdür, n ise üzerindedir. iletken bölüm, v parçacığın hızı, S iletken bölümün kesit alanı, l iletken bölümün uzunluğu, B manyetik indüksiyon, sina hızlar arasındaki açının sinüsüdür ve indüksiyon vektörleri. Ve hareketli parçacıkların sayısını şu forma dönüştürün: N=n*S*l (formül 3). Formül 2 ve 3'ü formül 1'e değiştirin, n, S, l değerlerini azaltın, Lorentz kuvveti için ortaya çıkıyor: Fл = q*v*B*sin a. Bu, Lorentz kuvvetini bulmayla ilgili basit problemleri çözmek için görev koşulunda aşağıdaki fiziksel nicelikleri tanımlamanız gerektiği anlamına gelir: hareketli bir parçacığın yükü, hızı, parçacığın içinde hareket ettiği manyetik alanın indüksiyonu ve aralarındaki açı. hız ve indüksiyon.

Sorunu çözmeden önce tüm büyüklüklerin birbirine veya uluslararası sisteme karşılık gelen birimlerle ölçüldüğünden emin olun. Cevabı Newton cinsinden (N - kuvvet birimi) elde etmek için yükün Coulomb (K) cinsinden, hızın saniyede metre (m/s) cinsinden, indüksiyonun Tesla (T) cinsinden, sinüs alfanın - ölçülemez bir şekilde ölçülmesi gerekir. sayı.
Örnek 1. İndüksiyonu 49 mT olan bir manyetik alanda, 1 nC yüklü bir parçacık 1 m/s hızla hareket etmektedir. Hız ve manyetik indüksiyon vektörleri karşılıklı olarak diktir.
Çözüm. 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).

Lorentz kuvvetinin yönü sol el kuralıyla belirlenir. Bunu uygulamak için birbirine dik üç vektörün aşağıdaki ilişkisini hayal edin. Sol elinizi, manyetik indüksiyon vektörü avuç içine girecek şekilde konumlandırın, dört parmak pozitif (negatifin hareketine karşı) parçacığın hareketine doğru yönlendirilsin, ardından 90 derece bükülmüş başparmak Lorentz kuvvetinin yönünü gösterecektir (bkz. figür).
Lorentz kuvveti monitörlerin ve televizyonların televizyon tüplerine uygulanır.

Kaynaklar:

• G. Ya Myakishev, B.B. Bukhovtsev. Fizik ders kitabı. Derece 11. Moskova. "Eğitim". 2003
• Lorentz kuvveti ile ilgili problemlerin çözümü

Akımın gerçek yönü yüklü parçacıkların hareket ettiği yöndür. Bu da yüklerinin işaretine bağlıdır. Ek olarak teknisyenler, iletkenin özelliklerine bağlı olmayan koşullu yük hareketi yönünü kullanırlar.

Talimatlar

Yüklü parçacıkların gerçek hareket yönünü belirlemek için aşağıdaki kuralı izleyin. Kaynağın içinde, zıt işaretle yüklenen elektrottan uçarlar ve elektrota doğru hareket ederler, bu nedenle işaret olarak parçacıklara benzer bir yük elde ederler. Dış devrede, yükü parçacıkların yüküyle çakışan elektrik alanı tarafından elektrottan çekilir ve zıt yüklü olana çekilirler.

Bir metalde akım taşıyıcıları, kristalin düğümler arasında hareket eden serbest elektronlardır. Bu parçacıklar negatif yüklü olduğundan, bunların kaynağın içinde pozitif elektrottan negatif elektrota, dış devrede negatiften pozitife doğru hareket ettiğini düşünün.

Metalik olmayan iletkenlerde elektronlar da yük taşır ancak hareket mekanizmaları farklıdır. Bir atomdan ayrılan bir elektron, onu pozitif bir iyona dönüştürerek önceki atomdan bir elektron yakalamasına neden olur. Bir atomdan ayrılan aynı elektron, bir sonrakini negatif olarak iyonlaştırır. Devrede akım olduğu sürece işlem sürekli olarak tekrarlanır. Bu durumda yüklü parçacıkların hareket yönünün önceki durumda olduğu gibi olduğu kabul edilir.

İki tür yarı iletken vardır: elektron ve delik iletkenliğine sahip. Birincisinde taşıyıcılar elektronlardır ve bu nedenle içlerindeki parçacıkların hareket yönü metaller ve metalik olmayan iletkenlerle aynı düşünülebilir. İkincisinde ise yük sanal parçacıklar (delikler) tarafından taşınır. Basitçe söylemek gerekirse, bunların içinde elektronların bulunmadığı bir tür boş alan olduğunu söyleyebiliriz. Elektronların dönüşümlü kayması nedeniyle delikler ters yönde hareket eder. Biri elektronik, diğeri delik iletkenliğine sahip iki yarı iletkeni birleştirirseniz, diyot adı verilen böyle bir cihaz doğrultucu özelliklere sahip olacaktır.

Vakumda yük, ısıtılmış bir elektrottan (katot) soğuk olana (anot) hareket eden elektronlar tarafından taşınır. Diyot doğrultulduğunda katodun anoda göre negatif olduğunu, ancak anotun karşısındaki transformatör sekonder sargı terminalinin bağlandığı ortak tele göre katodun pozitif yüklendiğini unutmayın. Herhangi bir diyotta (hem vakum hem de yarı iletken) voltaj düşüşünün varlığı göz önüne alındığında, burada bir çelişki yoktur.

Gazlarda yük pozitif iyonlar tarafından taşınır. İçlerindeki yüklerin hareket yönünün metallerde, metalik olmayan katı iletkenlerde, vakumda ve ayrıca elektronik iletkenliğe sahip yarı iletkenlerde hareket yönünün tersi olduğunu ve delik iletkenliği olan yarı iletkenlerdeki hareket yönüne benzer olduğunu düşünün. . İyonlar elektronlardan çok daha ağırdır, bu nedenle gaz deşarj cihazlarının yüksek ataletleri vardır. Simetrik elektrotlara sahip iyonik cihazların tek yönlü iletkenliği yoktur, ancak asimetrik elektrotlara sahip olanların belirli bir potansiyel farkı aralığında iletkenliği vardır.

Sıvılarda yük her zaman ağır iyonlar tarafından taşınır. Elektrolitin bileşimine bağlı olarak negatif veya pozitif olabilirler. İlk durumda, bunların elektronlara benzer şekilde, ikincisinde ise gazlardaki pozitif iyonlara veya yarı iletkenlerdeki deliklere benzer şekilde davrandıklarını düşünün.

Bir elektrik devresinde akımın yönünü belirlerken, yüklü parçacıkların gerçekte nereye hareket ettiğine bakılmaksızın, bunların kaynakta negatiften pozitife ve dış devrede pozitiften negatife doğru hareket ettiğini düşünün. Belirtilen yön koşullu kabul edilir ve atomun yapısının keşfedilmesinden önce kabul edilmiştir.

Kaynaklar:

• akımın yönü

Güç Lorenz elektrik alanının bir nokta yük üzerindeki etkisinin yoğunluğunu belirler. Bazı durumlarda, manyetik alanın V hızıyla hareket eden bir q yüküne etki ettiği kuvvet, diğerlerinde ise elektrik ve manyetik alanların toplam etkisi anlamına gelir.

Talimatlar

1. Belirlemek için yön kuvvet Lorenz, sol el için anımsatıcı bir kural yapıldı. Hatırlanması kolaydır çünkü yön parmak yardımıyla belirlenir. Sol elinizin avucunu açın ve tüm parmaklarınızı düzeltin. Büyük parmağı, avuç içi ile aynı düzlemde, birbirine göre 90 derecelik bir açıyla bükün.

2. Avucunuzun bir arada tuttuğunuz dört parmağının işaret ettiğini hayal edin yönşarj hareketinin hızı, eğer doğruysa veya hızın tersiyse yön, eğer yük negatif ise.

3. Her zaman hıza dik olarak yönlendirilen manyetik indüksiyon vektörü böylece avuç içine girecektir. Şimdi büyük parmağınızın işaret ettiği yere bakın - işte bu yön kuvvet Lorenz .

4. Güç Lorenz sıfıra eşit olabilir ve vektör bileşeni olmayabilir. Bu, yüklü bir parçacığın yörüngesi manyetik alan çizgilerine paralel olduğunda meydana gelir. Bu durumda parçacık net bir yörüngeye ve sürekli bir hıza sahiptir. Güç Lorenz parçacığın hareketini hiçbir şekilde etkilemez çünkü bu durumda tamamen yoktur.

5. En basit durumda, yüklü bir parçacık, manyetik alan çizgilerine dik bir hareket yörüngesine sahiptir. O zaman güç Lorenz yüklü parçacığı bir daire içinde hareket etmeye zorlayarak merkezcil ivme yaratır.

Yolun farklı kısımlarında vücudun hareket hızının eşitsiz olduğu, bir yerde daha hızlı ve bir yerde daha yavaş olduğu kesinlikle mantıklı ve açıktır. Vücut hızının zaman aralıklarındaki değişimini ölçmek için “ hızlanma“. Altında hızlanma m, bir vücut nesnesinin belirli bir zaman aralığındaki hareket hızının metamorfozu olarak algılanır ve bu sırada hız metamorfozu meydana gelir.

İhtiyacın olacak

• Bir nesnenin farklı zaman aralıklarında farklı alanlardaki hareket hızını bilir.

Talimatlar

1. Düzgün hızlanan hareket sırasında ivmenin tanımı: Bu tür hareket, bir nesnenin eşit zaman aralıklarında aynı değerde hızlandığı anlamına gelir. Hareket anlarından birinde t1 olsun, hareketin hızı v1 olsun ve t2 anında hız v2 olacaktır. Daha sonra hızlanma nesne şu formül kullanılarak hesaplanabilir: a = (v2-v1)/(t2-t1)

2. Bir nesnenin düzgün ivmeli hareketi yoksa ivmesinin belirlenmesi Bu durumda “ortalama” gösterim devreye girer hızlanma“. Bu temsil, bir nesnenin belirli bir yol boyunca hareketinin tamamı boyunca hızının başkalaşımını karakterize eder. Bu şu formülle ifade edilir: a = (v2-v1)/t

Manyetik indüksiyon vektörel bir miktardır ve bu nedenle koşulsuz miktara ek olarak karakterize edilir. yön. Bunu tespit etmek için sürekli bir mıknatısın kutuplarını veya manyetik alanı oluşturan akımın yönünü tespit etmek gerekir.

İhtiyacın olacak

• – referans mıknatısı;
• - akım kaynağı;
• – sağ burgu;
• – doğrudan iletken;
• – bobin, tel dönüşü, solenoid.

Talimatlar

1. manyetik sürekli bir mıknatısın indüksiyonu. Bunu yapmak için kuzey ve güney kutuplarını bulun. Tipik olarak bir mıknatısın kuzey kutbu mavi, güney kutbu ise kırmızıdır. Mıknatısın kutupları bilinmiyorsa, bir referans mıknatısı alın ve kuzey kutbunu bilmediğiniz kutba getirin. Referans mıknatısının kuzey kutbuna çekilen bu uç, alan indüksiyonu ölçülen mıknatısın güney kutbu olacaktır. çizgiler manyetikİndüksiyonlar kuzey kutbundan çıkıp güney kutbuna girer. Doğrunun herhangi bir noktasındaki vektör, doğruya teğet olarak gider.

2. Vektörün yönünü belirleme manyetik akım taşıyan düz bir iletkenin indüksiyonu. Akım kaynağın pozitif kutbundan negatif kutbuna doğru akar. Saat yönünde döndürüldüğünde vidalanan gimlet'i alın, buna doğru denir. İletkendeki akımın aktığı yönde vidalamaya başlayın. Kolun döndürülmesi kapalı dairesel çizgilerin yönünü gösterecektir manyetik indüksiyon. Vektör manyetik bu durumda indüksiyon çembere teğet olacaktır.

3. Akım bobininin, bobinin veya solenoidin manyetik alanının yönünü bulun. Bunu yapmak için iletkeni bir akım kaynağına bağlayın. Sağdaki jileti alın ve sapını, akım kaynağının doğru kutbundan negatif kutbuna doğru dönüşlerden akan akım yönünde döndürün. Gimlet çubuğunun ileri hareketi manyetik alan çizgilerinin yönünü gösterecektir. Örneğin, bir jiletin sapı akım yönünde saat yönünün tersine (sola doğru) dönüyorsa, o zaman vidaları gevşeterek kademeli olarak gözlemciye doğru hareket eder. Sonuç olarak manyetik alan çizgileri de gözlemciye doğru yönlendirilir. Dönüş, bobin veya solenoidin içindeki manyetik alan çizgileri düzdür, yön ve mutlak değerde vektörle çakışırlar manyetik indüksiyon.

Yararlı tavsiye
Doğru bir jilet olarak, şişeleri açmak için sıradan bir tirbuşon kullanabilirsiniz.

İndüksiyon, bir iletken manyetik alanda hareket ettirildiğinde alan çizgilerini geçerken ortaya çıkar. İndüksiyon, belirlenmiş kurallara göre belirlenebilecek bir yön ile karakterize edilir.

İhtiyacın olacak

• – manyetik alanda akımı olan iletken;
• – bir burgu veya vida;
• – manyetik alanda akıma sahip solenoid;

Talimatlar

1. Tümevarım yönünü bulmak için 2 kuraldan birini kullanmalısınız: Gimlet kuralı veya sağ el kuralı. Birincisi esas olarak akımın aktığı düz teller için kullanılır. Akımla beslenen bir bobin veya solenoid için sağ el kuralı kullanılır.

2. Gimlet kuralı şöyle diyor: Eğer jiletin veya vidanın ileriye doğru hareket yönü teldeki akımla aynıysa, jiletin kolunun döndürülmesi indüksiyonun yönünü gösterir.

3. Gimlet kuralını kullanarak indüksiyonun yönünü bulmak için telin polaritesini belirleyin. Akım her zaman sağ kutuptan negatif kutba doğru akar. Akımın olduğu tel boyunca bir jilet veya vida yerleştirin: jiletin ucu negatif kutba, sap ise pozitif kutba doğru bakmalıdır. Burgu veya vidayı sanki saat yönünde çeviriyormuş gibi döndürmeye başlayın. Ortaya çıkan indüksiyon, akımla beslenen telin etrafında kapalı daireler şeklindedir. İndüksiyon yönü, burgu sapının veya vida başının dönme yönü ile çakışacaktır.

4. Sağ el kuralı şunu söylüyor: Bir bobini veya solenoidi sağ elinizin avuç içine alırsanız, dört parmak dönüşlerdeki akımın akış yönünde yer alırsa, o zaman yan tarafa yerleştirilen büyük parmak indüksiyonun yönünü gösterecektir. .

5. İndüksiyonun yönünü belirlemek için, sağ el kuralını kullanarak, avuç içi doğru kutupta olacak ve elin dört parmağı akım yönünde olacak şekilde akımlı bir solenoid veya bobin almanız gerekir. dönüşler: küçük parmak artıya, işaret parmağı ise eksiye daha yakındır. Büyük parmağınızı yana doğru yerleştirin ("sınıf" hareketi gösteriyormuş gibi). Başparmağın yönü indüksiyonun yönünü gösterecektir.

Konuyla ilgili video

Not!
İletkendeki akımın yönü değiştirilirse, o zaman jiletin vidaları sökülmeli, yani saat yönünün tersine döndürülmelidir. İndüksiyonun yönü aynı zamanda burgu sapının dönme yönü ile de çakışacaktır.

Yararlı tavsiye
Bir jiletin veya vidanın dönüşünü zihinsel olarak hayal ederek indüksiyonun yönünü belirleyebilirsiniz. Elinizde olması gerekmiyor.

İndüksiyon çizgileri manyetik alan çizgileri olarak anlaşılmaktadır. Bu tür maddeler hakkında bilgi edinmek için indüksiyonun mutlak değerini bilmek yeterli değildir, yönünü bilmek gerekir. İndüksiyon hatlarının yönü özel cihazlar veya kurallar kullanılarak tespit edilebilir.

İhtiyacın olacak

• – düz ve dairesel iletken;
• – sürekli akım kaynağı;
• – sürekli mıknatıs.

Talimatlar

1. Düz bir iletkeni sürekli bir akım kaynağına bağlayın. İçinden bir akım akarsa, kuvvet çizgileri eşmerkezli daireler olan bir manyetik alanla çevrilidir. Sağ burgu kuralını kullanarak alan çizgilerinin yönünü belirleyin. Sağ burgu, sağa (saat yönünde) döndürüldüğünde ileri doğru hareket eden bir vidadır.

2. Bir iletkendeki akımın yönünü, kaynağın sağ kutbundan negatif kutbuna doğru aktığını dikkate alarak belirleyin. Vida çubuğunu iletkene paralel yerleştirin. Çubuk akım yönünde hareket etmeye başlayacak şekilde döndürmeye başlayın. Bu durumda kolun dönüş yönü manyetik alan çizgilerinin yönünü gösterecektir.

3. Bobinin endüksiyon hatlarının akımla yönünü bulun. Bunu yapmak için aynı doğru burgu kuralını kullanın. Gimlet'i, sap akım akışı yönünde dönecek şekilde konumlandırın. Bu durumda burgu çubuğunun hareketi indüksiyon hatlarının yönünü gösterecektir. Diyelim ki akım bir bobinde saat yönünde akarsa, o zaman manyetik indüksiyon çizgileri bobinin düzlemine dik olacak ve onun düzlemine girecektir.

4. Bir iletken dış düzgün bir manyetik alanda hareket ediyorsa, sol el kuralını kullanarak yönünü belirleyin. Bunu yapmak için, sol elinizi dört parmak akımın yönünü gösterecek ve uzatılmış büyük parmak iletkenin hareket yönünü gösterecek şekilde konumlandırın. Daha sonra düzgün bir manyetik alanın indüksiyon çizgileri sol elin avuç içine girecektir.

5. Sürekli bir mıknatısın manyetik indüksiyon hatlarının yönünü tespit edin. Bunu yapmak için kuzey ve güney kutuplarının nerede olduğunu belirleyin. Manyetik indüksiyon çizgileri mıknatısın dışında kuzeyden güney kutbuna ve sürekli mıknatısın içinde güney kutbundan kuzeye doğru yönlendirilir.

Konuyla ilgili video

Aynı büyüklükteki nokta yüklerin modülünü belirlemek için etkileşimlerinin kuvvetini ve aralarındaki mesafeyi ölçün ve bir hesaplama yapın. Bireysel nokta gövdelerinin yük modülünü tespit etmeniz gerekiyorsa, bunları bilinen yoğunluktaki bir elektrik alanına sokun ve alanın bu yüklere etki ettiği kuvveti ölçün.

İhtiyacın olacak

• – burulma ölçekleri;
• - cetvel;
• - hesap makinesi;
• – elektrostatik alan ölçer.

Talimatlar

1. Modül olarak aynı iki yük varsa, aynı zamanda duygusal bir dinamometre olan Coulomb burulma terazisini kullanarak etkileşimlerinin kuvvetini ölçün. Daha sonra yükler dengelendiğinde ve terazinin teli elektriksel etkileşim kuvvetini telafi ettiğinde, bu kuvvetin değerini teraziye kaydedin. Daha sonra bir cetvel, kumpas veya terazideki özel bir terazi kullanarak bu yükler arasındaki mesafeyi bulun. Farklı yüklerin birbirini çektiğini ve benzer yüklerin ittiğini düşünün. Kuvveti Newton cinsinden ve mesafeyi metre cinsinden ölçün.

2. Bir noktasal yük q'nun modül değerini hesaplayın. Bunu yapmak için, iki yükün etkileştiği F kuvvetini 9 10^9 üssüne bölün. Sonucun karekökünü alın. Sonucu yükler arasındaki mesafeyle çarpın r, q=r?(F/9 10^9). Ücreti Coulomb cinsinden alacaksınız.

3. Yükler eşit değilse, bunlardan birinin önceden bilinmesi gerekir. Bilinen ve bilinmeyen yükler arasındaki etkileşim kuvvetini ve aralarındaki mesafeyi Coulomb burulma dengelerini kullanarak belirleyin. Bilinmeyen yükün modülünü hesaplayın. Bunu yapmak için, F yüklerinin etkileşim kuvvetini 9 10^9 üssünün çarpımına ve q0 yükünün modülüne bölün. Ortaya çıkan sayının karekökünü alın ve toplamı r yükleri arasındaki mesafeyle çarpın; q1=r ?(F/(9 10^9 q2)).

4. Bilinmeyen bir nokta yükünün modülünü, onu elektrostatik bir alana sokarak belirleyin. Belirli bir noktadaki yoğunluğu önceden bilinmiyorsa, buraya bir elektrostatik alan ölçer sensörü yerleştirin. Voltajı metre başına volt cinsinden ölçün. Gerilimi bilinen bir noktaya bir yük yerleştirin ve duygusal bir dinamometrenin desteğiyle bu yüke etki eden kuvveti Newton cinsinden ölçün. F kuvvetinin değerini elektrik alan kuvveti E'ye bölerek yük modülünü belirleyin; q=F/E.

Konuyla ilgili video

Not!
Lorentz kuvveti 1892 yılında Hollandalı fizikçi Hendrik Lorentz tarafından keşfedildi. Bugün, eylemi hareketli elektronların yörüngesine bağlı olan çeşitli elektrikli cihazlarda oldukça sık kullanılmaktadır. Diyelim ki bunlar televizyon ve monitörlerdeki katot ışın tüpleri. Yüklü parçacıkları yüksek hızlara hızlandıran her türlü hızlandırıcı, hareketlerinin yörüngelerini ayarlamak için Lorentz kuvvetini kullanır.

Yararlı tavsiye
Lorentz kuvvetinin özel bir durumu Amper kuvvetidir. Yönü sol el kuralı kullanılarak hesaplanır.

TANIM

Lorentz kuvveti– manyetik alanda hareket eden nokta yüklü bir parçacığa etki eden kuvvet.

Yükün çarpımına, parçacık hızı modülüne, manyetik alan indüksiyon vektörünün modülüne ve manyetik alan vektörü ile parçacık hızı arasındaki açının sinüsüne eşittir.

İşte Lorentz kuvveti, parçacık yükü, manyetik alan indüksiyon vektörünün büyüklüğü, parçacık hızı, manyetik alan indüksiyon vektörü ile hareket yönü arasındaki açıdır.

Kuvvet birimi – N (newton).

Lorentz kuvveti vektörel bir büyüklüktür. Lorentz kuvveti en büyük değerini indüksiyon vektörleri ve parçacık hızının yönü dik olduğunda alır ().

Lorentz kuvvetinin yönü sol el kuralına göre belirlenir:

Manyetik indüksiyon vektörü sol elin avuç içine girerse ve dört parmak mevcut hareket vektörünün yönüne doğru uzatılırsa, yana doğru bükülmüş başparmak Lorentz kuvvetinin yönünü gösterir.

Düzgün bir manyetik alanda parçacık bir daire içinde hareket edecek ve Lorentz kuvveti merkezcil bir kuvvet olacaktır. Bu durumda herhangi bir çalışma yapılmayacaktır.

“Lorentz kuvveti” konulu problem çözme örnekleri

ÖRNEK 1

ÖRNEK 2

Egzersiz yapmak	Lorentz kuvvetinin etkisi altında, m kütleli ve q yüküne sahip bir parçacık bir daire içinde hareket ediyor. Manyetik alan düzgündür, gücü B'ye eşittir. Parçacığın merkezcil ivmesini bulun.
Çözüm	Lorentz kuvveti formülünü hatırlayalım: Ayrıca Newton'un 2. yasasına göre: Bu durumda Lorentz kuvveti çemberin merkezine doğru yönlendirilir ve yarattığı ivme de oraya yönlendirilir yani bu merkezcil ivmedir. Araç: