але струм до того ж , тоді

Т.к.nS d l – кількість зарядів в обсязі S d l, тоді для одного заряду

або

,

(2.5.2)

Сила Лоренца – сила, що діє з боку магнітного поля на позитивний заряд, що рухається зі швидкістю(тут – швидкість упорядкованого руху носіїв позитивного заряду). Модуль лоренцевої сили:

,

(2.5.3)

де α – кут між та .

З (2.5.4) видно, що у заряд, що рухається вздовж лінії , діє сила ().

Лоренц Хендрік Антон(1853-1928) - нідерландський фізик-теоретик, творець класичної електронної теорії, член Нідерландської АН. Вивів формулу, що пов'язує діелектричну проникність із щільністю діелектрика, дав вираз для сили, що діє на заряд, що рухається в електромагнітному полі (сила Лоренца), пояснив залежність електропровідності речовини від теплопровідності, розвинув теорію дисперсії світла. Розробив електродинаміку рухомих тіл. У 1904 р. вивів формули, що пов'язують між собою координати і час однієї й тієї ж події у двох різних інерційних системах відліку (перетворення Лоренца).

Направлена ​​сила Лоренца перпендикулярно до площини, в якій лежать вектори. та . До позитивного заряду, що рухається. застосовується правило лівої руки або« правило буравчика»(рис. 2.6).

Напрямок дії сили для негативного заряду - протилежно, отже, електронам застосовується правило правої руки.

Оскільки сила Лоренца спрямовано перпендикулярно рухається заряду, тобто. перпендикулярно ,робота цієї сили завжди дорівнює нулю . Отже, діючи на заряджену частинку, сила Лоренца неспроможна змінити кінетичну енергію частки.

Часто лоренцевою силою називають суму електричних та магнітних сил:

,

(2.5.4)

тут електрична сила прискорює частинку, змінює її енергію.

Повсякденно дію магнітної сили на заряд, що рухається, ми спостерігаємо на телевізійному екрані (рис. 2.7).

Рух пучка електронів по площині екрану стимулюється магнітним полем котушки, що відхиляє. Якщо піднести постійний магніт до площини екрана, то легко помітити його вплив на електронний пучок по спотворень, що виникають у зображенні.

Дія лоренцевої сили у прискорювачах заряджених частинок докладно описано у п. 4.3.

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ

РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ

ФЕДЕРАЛЬНА ДЕРЖАВНА БЮДЖЕТНА ОСВІТАЛЬНА УСТАНОВА ВИЩОЇ ПРОФЕСІЙНОЇ ОСВІТИ

«КУРГАНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»

РЕФЕРАТ

На тему «Фізика» Тема: «Застосування сили Лоренца»

Виконав: Студент гурту Т-10915 Логунова М.В.

Викладач Воронцов Б.С.

Курган 2016

Вступ 3

1. Використання сили Лоренца 4

1.1. Електронно-променеві прилади 4

1.2 Мас-спектрометрія 5

1.3 МГД генератор 7

1.4 Циклотрон 8

Висновок 10

Список використаної літератури 11

Вступ

Сила Лоренца- сила, з якою електромагнітне поле згідно з класичною (неквантовою) електродинамікою діє наточкову заряджену частинку. Іноді силою Лоренца називають силу, що діє на рухомий зі швидкістю υ заряд qлише з боку магнітного поля, нерідко ж повну силу - з боку електромагнітного поля взагалі, інакше кажучи, з боку електричного Eта магнітного Bполів.

У Міжнародній системі одиниць (СІ) виражається як:

FЛ = q υ B sin α

Названа на честь голландського фізика Хендріка Лоренца, який вивів вираз для цієї сили у 1892 році. За три роки до Лоренца правильне вираження знайшли О. Хевісайдом.

Макроскопічним проявом сили Лоренца є Ампера.

1. Використання сили Лоренца

Дія, що надається магнітним полем на заряджені частинки, що рухаються, дуже широко використовують у техніці.

Основним застосуванням сили Лоренца (точніше, її окремого випадку - сили Ампера) є електричні машини (електродвигуни та генератори). Сила Лоренца широко використовується в електронних приладах для впливу на заряджені частинки (електрони та іноді іони), наприклад, у телевізійних електронно-променевих трубках, в мас-спектрометріїі МГД-генератори.

Також у створених в даний час експериментальних установках для здійснення керованої термоядерної реакції дію магнітного поля на плазму використовують для скручування її в шнур, що не стосується стін робочої камери. Рух заряджених частинок по колу в однорідному магнітному полі та незалежність періоду такого руху від швидкості частинки використовують у циклічних прискорювачах заряджених частинок - циклотрони.

1. 1. Електронно-променеві прилади

Електронно-променеві прилади (ЕЛП) - клас вакуумних електронних приладів, в яких використовується потік електронів, сконцентрований у формі одиночного променя або пучка променів, що керуються як за інтенсивністю (струму), так і за становищем у просторі, та взаємодіють з нерухомою просторовою мішенню (Екраном) приладу. Основна сфера застосування ЕЛП - перетворення оптичної інформації на електричні сигнали і зворотне перетворення електричного сигналу на оптичний - наприклад, у видиме телевізійне зображення.

До класу електронно-променевих приладів не включаються рентгенівські трубки, фотоелементи, фотопомножувачі, газорозрядні прилади (декатрони) та приймально-підсилювальні електронні лампи (променеві тетроди, електровакуумні індикатори, лампи з вторинною емісією тощо) з променевою формою струмів.

Електронно-променевий прилад складається, як мінімум, із трьох основних частин:

Електронний прожектор (гармата) формує електронний промінь (або пучок променів, наприклад, три промені в кольоровому кінескопі) та керує його інтенсивністю (струмом);

Система, що відхиляє, керує просторовим положенням променя (відхиленням його від осі прожектора);

Мета (екран) приймального ЕЛП перетворює енергію променя у світловий потік видимого зображення; Мета передавального або запам'ятовує ЕЛП накопичує просторовий потенційний рельєф, що зчитується скануючим електронним променем

Мал. 1 Пристрій ЕЛТ

Загальні принципи устрою.

У балоні ЕПТ створено глибокий вакуум. Для створення електронного променя застосовується пристрій, який називається електронною гарматою. Катод, що нагрівається ниткою розжарювання, випромінює електрони. Зміною напруги на електроді, що управляє (модуляторі) можна змінювати інтенсивність електронного променя і, відповідно, яскравість зображення. Залишивши гармату, електрони прискорюються анодом. Далі промінь проходить через систему, що відхиляє, яка може змінювати напрямок променя. У телевізійних ЕПТ застосовується магнітна система, що відхиляє як забезпечує великі кути відхилення. В осцилографічних ЕЛТ застосовується електростатична система, що відхиляє як забезпечує більшу швидкодію. Електронний промінь потрапляє у екран, покритий люмінофором. Від бомбардування електронами люмінофор світиться і пляма змінної яскравості, що швидко переміщається, створює на екрані зображення.

Розкрийте долоню лівої руки і випряміть усі пальці. Великий палець відігніть під кутом 90 градусів по відношенню до всіх інших пальців, в одній площині з долонею.

Уявіть, що чотири пальці долоні, які ви тримаєте разом, вказують напрямок швидкості руху заряду, якщо він позитивний, або протилежний швидкості напрямок, якщо заряд негативний.

Вектор магнітної індукції, який завжди спрямований перпендикулярно швидкості, буде таким чином входити в долоню. Тепер подивіться, куди вказує великий палець – це напрям сили Лоренца.

Сила Лоренца може дорівнювати нулю і не мати векторної складової. Це відбувається у тому випадку, коли траєкторія зарядженої частинки розташована паралельно силовим лініям магнітного поля. У такому разі частка має прямолінійну траєкторію руху та постійну швидкість. Сила Лоренца ніяк не впливає на рух частки, тому що в цьому випадку вона взагалі відсутня.

У найпростішому випадку заряджена частка має траєкторію руху, перпендикулярну силовим лініям магнітного поля. Тоді сила Лоренца створює доцентрове прискорення, змушуючи заряджену частинку рухатися по колу.

Зверніть увагу

Сила Лоренца була відкрита в 1892 Хендріком Лоренцом, фізиком з Голландії. Сьогодні вона досить часто застосовується в різних електроприладах, дія яких залежить від траєкторії електронів, що рухаються. Наприклад, це електронно-променеві трубки у телевізорах та моніторах. Різні прискорювачі, що розганяють заряджені частинки до великих швидкостей, за допомогою сили Лоренца задають орбіти їх руху.

Корисна порада

Окремим випадком сили Лоренца є сила Ампера. Її напрямок обчислюють за правилом лівої руки.

Джерела:

• Сила Лоренца
• сила лоренця правило лівої руки

Дія магнітного поля на провідник зі струмом означає, що магнітне поле впливає на електричні заряди, що рухаються. Силу, що діє на заряджену частинку, що рухається, з боку магнітного поля, називають силою Лоренца на честь голландського фізика Х. Лоренца

Інструкція

Сила - , отже можна визначити її числове значення (модуль) та напрямок (вектор).

Модуль сили Лоренца (Fл) дорівнює відношенню модуля сили F, що діє на ділянку провідника зі струмом довжиною ∆l, до N заряджених частинок, що впорядковано рухаються на цій ділянці провідника: Fл = F/N ( 1). Внаслідок нескладних фізичних перетворень силу F можна представити у вигляді: F= q*n*v*S*l*B*sina (формула 2), де q – заряд рухомої n – на ділянці провідника, v – швидкість частинки, S – площа поперечного перерізу ділянки провідника, l – довжина ділянки провідника, B – магнітна індукція, sina – синус кута між векторами швидкості та індукції. А кількість частинок, що рухаються, перетворити до виду: N=n*S*l (формула 3). Підставте формули 2 і 3 у формулу 1, скоротите величини n, S, l, виходить для сили Лоренца: Fл = q * v * B * sin a. Отже, для вирішення простих завдань на знаходження сили Лоренца, визначте в умові завдання наступні фізичні величини: заряд частинки, що рухається, її швидкість, індукцію магнітного поля, в якій частка рухається, і кут між швидкістю та індукцією.

Перед розв'язанням задачі переконайтеся, що всі величини виміряні у відповідних один одному або міжнародній системі одиницях. Для отримання відповіді ньютонів (Н - одиниця сили), заряд повинен вимірюватися в кулонах (К), швидкість - в метрах на секунду (м/с), індукція - в теслах (Тл), синус альфа - не вимірюване число.
Приклад 1. У магнітному полі, індукція якого 49 мТл, рухається заряджена частка 1 нКл зі швидкістю 1 м/с. Вектори швидкості та магнітної індукції взаємоперпендикулярні.
Рішення. B = 49 мТл = 0,049 Тл, q = 1 нКл = 10 ^ (-9) Кл, v = 1 м/с, sin a = 1, Fл = ?

Fл = q * v * B * sin a = 0,049 Тл * 10 ^ (-9) Кл * 1 м / с * 1 = 49 * 10 ^ (12).

Напрямок сили Лоренца визначається правилом лівої руки. Для його застосування подайте наступне взаєморозташування трьох перпендикулярних один одному векторів. Розташуйте ліву руку так, щоб вектор магнітної індукції входив у долоню, чотири пальці були направлені у бік руху позитивної (проти руху негативної) частинки, тоді відігнутий на 90 градусів великий палець вкаже напрям сили Лоренца (див. рисунок).
Застосовується сила Лоренца у телевізійних трубках моніторів, телевізорів.

Джерела:

• Г. Я Мякішев, Б.Б. Бухівці. Підручник із фізики. 11 клас. Москва. "Освіта". 2003р
• вирішення завдань на силу Лоренц

Справжнім напрямом струму є те, у якому рухаються заряджені частинки. Воно, своєю чергою, залежить від знака їхнього заряду. Крім цього, техніки користуються умовним напрямом переміщення заряду, що не залежить від властивостей провідника.

Інструкція

Для визначення справжнього напрямку переміщення заряджених частинок керуйтеся таким правилом. Усередині джерела вони вилітають з електрода, який від цього заряджається з протилежним знаком, і рухаються до електрода, який з цієї причини набуває заряду, за знаком аналогічний частинок. У зовнішньому ланцюгу вони вириваються електричним полем з електрода, заряд якого збігається з зарядом частинок, і притягуються до протилежно зарядженого.

У металі носіями струму є вільні електрони, що переміщуються між кристаличними вузлами . Оскільки ці частинки заряджені негативно, всередині джерела вважайте їх рухомими від позитивного електрода до негативного, а зовнішнього ланцюга - від негативного до позитивного.

У неметалевих провідниках заряд переносять також електрони, але механізм їхнього переміщення інший. Електрон, залишаючи атом і тим самим перетворюючи його на позитивний іон, змушує його захопити електрон з попереднього атома. Той самий електрон, який залишив атом, іонізує негативно наступний. Процес повторюється безперервно, поки в ланцюзі струм. Напрямок руху заряджених частинок у цьому випадку вважайте тим самим, що й у попередньому випадку.

Напівпровідники двох видів: з електронною та дірковою провідністю. У першому носіями є електрони, і тому напрямок руху частинок у них вважатимуться таким самим, як і металах і неметалевих провідниках. У другому заряд переносять віртуальні частки - дірки. Спрощено можна сказати, що це свого роду порожні місця, електрони яких відсутні. За рахунок почергового зсуву електронів дірки рухаються у протилежному напрямку. Якщо поєднати два напівпровідники, один з яких володіє електронною, а інший - дірковою провідністю, такий прилад, званий діодом, матиме випрямляючі властивості.

У вакуумі заряд переносять електрони, що рухаються від нагрітого електрода (катода) до холодного (аноду). Врахуйте, що коли діод випрямляє, катод є негативним щодо анода, але щодо загального дроту, до якого приєднаний протилежний аноду виведення вторинної обмотки трансформатора, позитивно заряджений катод. Суперечності тут немає, якщо врахувати наявність падіння напруги на будь-якому діоді (як вакуумному, так і напівпровідниковому).

У газах заряд переносять позитивні іони. Напрямок переміщення зарядів у них вважайте протилежним напряму їх переміщення в металах, неметалічних твердих провідниках, вакуумі, а також напівпровідниках з електронною провідністю, та аналогічним напрямкам їх переміщення в напівпровідниках з дірковою провідністю. Іони значно важчі електронів, чому газорозрядні прилади мають високу інерційність. Іонні прилади з симетричними електродами не мають односторонньої провідності, а з несиметричними - володіють їй у певному діапазоні різниць потенціалів.

У рідинах заряд завжди переносять важкі іони. Залежно від складу електроліту вони можуть бути як негативними, так і позитивними. У першому випадку вважайте їх такими, що ведуть себе електронам, а в другому - аналогічно позитивним іонам в газах або діркам в напівпровідниках.

При вказівці напрямку струму в електричній схемі, незалежно від того, куди переміщуються заряджені частинки насправді, вважайте їх, що рухаються в джерелі від негативного полюса до позитивного, а в зовнішньому ланцюзі від позитивного до негативного. Зазначений напрямок вважається умовним, а прийнято воно до відкриття будови атома.

Джерела:

• напрямок струму

Сила Лоренцявизначає інтенсивність дії електричного поля на точковий заряд. В одних випадках під нею мається на увазі сила, з якої на заряд q, що рухається зі швидкістю V, діє магнітне поле, в інших мається на увазі сумарний вплив електричного та магнітного полів.

Інструкція

1. Щоб визначити напрямоксили Лоренця, було зроблено мнемонічне правило лівої руки Його легко запам'ятати внаслідок того, що напрямоквизначається за допомогою пальців. Розкрийте долоню лівої руки і випряміть усі пальці. Величезний палець відігніть під кутом на 90 градусів по відношенню до кожних інших пальців, в одній площині з долонею.

2. Уявіть, що чотири пальці долоні, які ви утримуєте спільно, вказують напрямокшвидкості руху заряду, якщо він правильний, або протилежне швидкості напрямокякщо заряд негативний.

3. Вектор магнітної індукції, який незмінно спрямований перпендикулярно швидкості, буде таким чином входити в долоню. Зараз подивіться, куди вказує великий палець – це є напрямоксили Лоренця .

4. Сила Лоренцяможе дорівнювати нулю і не мати векторної складової. Це відбувається у тому випадку, коли траєкторія зарядженої частинки розташована паралельно силовим лініям магнітного поля. У такому разі частка має відверту траєкторію руху та безперервну швидкість. Сила Лоренцяніяк не впливає на рух частинки, тому що в цьому випадку вона взагалі відсутня.

5. У найпростішому випадку заряджена частка має траєкторію руху, перпендикулярну силовим лініям магнітного поля. Тоді сила Лоренцястворює доцентрове прискорення, змушуючи заряджену частинку рухатися по колу.

Абсолютно розумно і виразно, що на різних ділянках шляху швидкість руху тіла нерівномірна, десь вона стрімкіша, а десь неквапливіша. Для того, щоб вимірювати метаморфози швидкості тіла за інтервали часу, було введено уявлення “ прискорення“. Під прискоренням сприймається метаморфоза швидкості руху об'єкта тіла за певний інтервал часу, в той, що й трапилося метаморфозу швидкості.

Вам знадобиться

• Знати швидкість переміщення об'єкта на різних ділянках у різні інтервали часу.

Інструкція

1. Визначення прискорення при рівномірно-прискореному русі. Такий тип руху означає, що за рівні інтервали часу прискорюється одне й те значення. Нехай в один із моментів руху t1 швидкість його руху була б v1, а в момент t2 швидкість становила б v2. Тоді прискоренняоб'єкта можна було б розрахувати за такою формулою:a = (v2-v1)/(t2-t1)

2. Визначення прискорення об'єкта, якщо він не рівномірно-прискорений рух. У разі вводиться уявлення “середнє прискорення“. Це уявлення характеризує метаморфозу швидкості об'єкта весь час його пересування по заданому шляху. Формулою це виражається так: a = (v2-v1) / t

Магнітна індукція є векторною величиною, тому крім безумовної величини характеризується напрямом. Щоб виявити його, необхідно виявити полюси безперервного магніту або напрям струму, який породжує магнітне поле.

Вам знадобиться

• - Еталонний магніт;
• - джерело струму;
• - Правий свердлик;
• - Прямий провідник;
• - котушка, виток дроту, соленоїд.

Інструкція

1. магнітноїіндукції безперервного магніту Для цього виявіть його північний та південний полюс. Зазвичай північний полюс магніту має синій колір, а південний червоний. Якщо полюси магніту невідомі, візьміть еталонний магніт та піднесіть його північним полюсом до незнайомого. Той кінець, який притягнеться до північного полюса еталонного магніту, буде південним полюсом магніту, індукція поля якого вимірюється. Лінії магнітноїіндукції виходять із північного полюса і входять у південний полюс. Вектор у будь-якій точці лінії йде у напрямку лінії по дотичній.

2. Визначте напрямок вектора магнітноїіндукції прямого провідника зі струмом. Струм іде від позитивного полюса джерела до негативного. Візьміть свердлик, який вкручується при обертанні за годинниковою стрілкою, він називається правий. Почніть вкручувати його в тому напрямку, куди йде струм у провіднику. Обертання рукояті покаже напрямок замкнутих кругових ліній магнітноїіндукції. Вектор магнітноїіндукції в цьому випадку проходитиме по дотичній до кола.

3. Виявіть напрямок магнітного поля витка зі струмом, котушки або соленоїда. Для цього підключіть провідник до джерела струму. Візьміть правий свердловин і обертайте його рукоятку у напрямку струму, що йде витками від правильного полюса джерела струму до негативного. Поступальний рух штока буравчика покаже напрямок силових ліній магнітного поля. Скажімо, якщо рукоятка буравчика обертається в напрямку струму всупереч годинниковій стрілці (ліворуч), він, викручуючись, поступово рухається у бік спостерігача. Отже силові лінії магнітного поля спрямовані також у бік спостерігача. Усередині витка, котушки або соленоїда лінії магнітного поля прямі, за напрямом та безумовною величиною збігаються з вектором магнітноїіндукції.

Корисна порада
Як правий буравчик можна використовувати звичайний штопор для відкривання пляшок.

Індукція з'являється у провіднику при перетині силових ліній поля, якщо переміщати його в магнітному полі. Індукція характеризується напрямом, яке можна визначити за встановленими правилами.

Вам знадобиться

• - Провідник зі струмом в магнітному полі;
• - свердловик або гвинт;
• – соленоїд зі струмом у магнітному полі;

Інструкція

1. Щоб дізнатися напрямок індукції, слід скористатися одним із двох правил: правилом свердла або правилом правої руки. Перше застосовується переважно для прямого дроту, у якому тече струм. Правило правої руки застосовують для котушки чи соленоїда, що живиться струмом.

2. Правило свердла каже: Якщо напрям свердла або гвинта, що рухається поступально, таке ж як струм у дроті, то поворот ручки свердла показує напрямок індукції.

3. Щоб дізнатися про напрямок індукції за правилом буравчика, визначте полярність дроту. Струм незмінно тече від правильного полюса до негативного. Розташуйте свердлик або гвинт по дроту зі струмом: носик свердла повинен дивитися на негативний полюс, а рукоятка у бік позитивного. Почніть обертати свердловин або гвинт як би закручуючи його, тобто за годинниковою стрілкою. Виникаюча індукція має вигляд замкнутих кіл навколо струму, що живиться, дроту. Напрямок індукції співпадатиме з напрямком обертання рукоятки свердла або капелюшка гвинта.

4. Правило правої руки каже: Якщо взяти котушку чи соленоїд у долоню правої руки, щоб чотири пальці лежали у напрямку течії струму у витках, то великий палець, відставлений убік, вкаже напрямок індукції.

5. Щоб визначити напрямок індукції, використовуючи правило правої руки, необхідно взяти соленоїд або котушку зі струмом так, щоб долоня лежала на правильному полюсі, а чотири пальці руки у напрямку струму у витках: мізинець ближче до плюса, а вказівний палець до мінуса. Відставте великий палець убік (як показуючи жест «клас»). Напрямок великого пальця вказуватиме на напрямок індукції.

Відео на тему

Зверніть увагу!
Якщо напрям струму в провіднику поміняти, тоді свердловик слід викручувати, тобто обертати його проти годинникової стрілки. Напрямок індукції також співпадатиме з напрямком обертання рукоятки свердловина.

Корисна порада
Ви можете визначити напрямок індукції подумки уявляючи собі обертання буравчика або гвинта. Чи не обов'язково мати його під рукою.

Під лініями індукції розуміють силові лінії магнітного поля. Для того, щоб отримати інформацію про цей вид матерії, незадовільно знати безумовну величину індукції, необхідно знати її напрям. Напрямок ліній індукції можна знайти з допомогою спеціальних приладів чи користуючись правилами.

Вам знадобиться

• - Прямий і круговий провідник;
• - Джерело безперервного струму;
• - Безперервний магніт.

Інструкція

1. Підключіть до джерела безперервного струму прямий провідник. Якщо по ньому тече струм, він оточений магнітним полем, силові лінії якого є концентричними колами. Визначте напрямок силових ліній, скориставшись правилом правого свердла. Правим свердлом називається гвинт, що просувається вперед при обертанні в праву сторону (за годинниковою стрілкою).

2. Визначте напрямок струму у провіднику, розглядаючи, що він протікає від правильного полюса джерела до негативного. Шток гвинта розташуйте паралельно провіднику. Починайте обертати його так, щоб шток почав рухатися у напрямку струму. У цьому випадку напрямок обертання рукоятки покаже напрямок ліній індукції магнітного поля.

3. Виявіть напрямок силових ліній індукції витка зі струмом. Для цього використовуйте те саме правило правого свердловика. Буравчик розташуйте таким чином, щоб рукоятка оберталася у напрямку протікання струму. У цьому випадку рух штока свердловика покаже напрямок ліній індукції. Скажімо, якщо струм протікає у витку за годинниковою стрілкою, то лінії магнітної індукції будуть перпендикулярні площині витка і йтимуть у його площину.

4. Якщо провідник рухається у зовнішньому однорідному магнітному полі, визначте його напрямок, користуючись правилом лівої руки. Для цього розташуйте ліву руку так, щоб чотири пальці показували напрямок струму, а відставлений великий палець, напрямок руху провідника. Тоді лінії індукції однорідного магнітного поля входитимуть у долоню лівої руки.

5. Виявіть напрямок ліній магнітної індукції безперервного магніту. Для цього визначте, де розташовані його північний та південний полюси. Лінії магнітної індукції спрямовані від північного до південного полюса поза магнітом та від південного полюса до північного всередині безперервного магніту.

Відео на тему

Для того щоб визначити модуль точкових зарядів ідентичної величини, виміряйте силу їх взаємодії та відстань між ними та зробіть розрахунок. Якщо ж потрібно виявити модуль заряду окремих точкових тіл, вносьте їх в електричне поле зі знаменитою напруженістю і виміряйте силу, з якою поле діє на ці заряди.

Вам знадобиться

• - крутильні ваги;
• - Лінійка;
• - Калькулятор;
• - Вимірник електростатичного поля.

Інструкція

1. Якщо є два ідентичні за модулем заряди, виміряйте силу їх взаємодії за допомогою крутильних ваг Кулона, які одночасно є емоційним динамометром. Після того, як заряди прийдуть у баланс, і дріт ваг компенсує силу електричної взаємодії, на шкалі ваг зафіксуйте значення цієї сили. Після цього за допомогою лінійки, штангенциркуля, або за особливою шкалою на терезах виявіть відстань між цими зарядами. Розглядайте, що різноманітні заряди притягуються, а однойменні відштовхуються. Силу вимірюйте у Ньютонах, а відстань у метрах.

2. Розрахуйте значення модуля одного точкового заряду q. Для цього силу F, з якою взаємодіють два заряди, поділіть на показник 9 10^9. З отриманого результату витягніть квадратний корінь. Підсумок помножте на відстань між зарядами r, q=r (F/9 10^9). Заряд отримаєте у Кулонах.

3. Якщо заряди неоднакові, один із них має бути попередньо знаменитий. Силу взаємодії вестимого та невідомого заряду та відстань між ними визначте за допомогою крутильних ваг Кулона. Розрахуйте модуль невідомого заряду. Для цього силу взаємодії зарядів F поділіть на добуток показника 9 10^9 на модуль вестимого заряду q0. З числа, що вийшло, вийміть квадратний корінь і помножте підсумок на відстань між зарядами r; q1=r ?(F/(9 10^9 q2)).

4. Визначте модуль незнайомого точкового заряду, внісши його до електростатичного поля. Якщо його напруженість у цій точці попередньо невідома, внесіть датчик датчика електростатичного поля. Напруженість вимірюйте у вольтах на метр. Внесіть в крапку з вестимою напруженістю заряд і за допомогою емоційного динамометра виміряйте силу в Ньютонах, що діє на нього. Визначте модуль заряду, поділивши значення сили F на напруженість електричного поля E; q=F/E.

Відео на тему

Зверніть увагу!
Сила Лоренца була відкрита в 1892 Хендріком Лоренцом, фізиком з Голландії. Сьогодні вона досить часто використовується в різних електроприладах, дія яких залежить від траєкторії електронів, що рухаються. Скажімо, це електронно-променеві трубки у телевізорах та моніторах. Різні прискорювачі, що розганяють заряджені частинки до великих швидкостей, за допомогою сили Лоренца задають орбіти їхнього руху.

Корисна порада
Окремим випадком сили Лоренца є сила Ампера. Її напрямок обчислюють за правилом лівої руки.

ВИЗНАЧЕННЯ

Сила Лоренца- сила, що діє на точкову заряджену частинку, що рухається в магнітному полі.

Вона дорівнює добутку заряду, модуля швидкості частинки, модуля вектора індукції магнітного поля та синуса кута між вектором магнітного поля та швидкістю руху частинки.

Тут – сила Лоренца, – заряд частинки, – модуль вектора індукції магнітного поля, – швидкість частинки, – кут між вектором індукції магнітного поля та напрямки руху.

Одиниця виміру сили – Н (ньютон).

Сила Лоренца – векторна величина. Сила Лоренца приймає своє найбільше значення, коли вектори індукції та напрямки швидкості частки перпендикулярні ().

Напрямок сили Лоренца визначають за правилом лівої руки:

Якщо вектор магнітної індукції входить у долоню лівої руки і чотири пальці витягнуті у бік напрямку вектора руху струму, тоді відігнутий великий палець у бік показує напрям сили Лоренца.

В однорідному магнітному полі частка рухатиметься по колу, при цьому сила Лоренца буде доцентровою силою. Робота при цьому не відбуватиметься.

Приклади розв'язання задач на тему «Сила Лоренца»

ПРИКЛАД 1

ПРИКЛАД 2

Завдання	Під дією сили Лоренца частка маси m із зарядом q рухається по колу. Магнітне поле однорідне, його напруженість дорівнює B. Знайти доцентрове прискорення частки.
Рішення	Згадаймо формулу сили Лоренца: Крім того, за 2 законом Ньютона: У разі сила Лоренца спрямовано центру кола і прискорення, нею створюване, спрямовано туди ж, тобто і є доцентрове прискорення. Значить: