La force de Lorentz se jette dans la charge électrique. Qu'est-ce que la force de Lorentz et où est-elle redressée ?

Nulle part ailleurs un cours de physique scolaire ne résonne autant avec la grande science que l’électrodynamique. Zokrema, sur la pierre extérieure - versez des particules chargées sur le côté. Champ électromagnétique, il y a une stagnation généralisée de l’électrotechnique.

Formule de force de Lorentz

La formule décrit la relation entre le champ magnétique et les principales caractéristiques de la charge qui s'effondre. Tout d'abord, je dois vous répondre, qu'est-ce qui ne va pas ?

La signification de la formule de force de Lorentz

À l'école, ils montrent souvent des preuves avec un aimant et un thyrso sur une feuille de papier. Lorsqu'on l'étire sous le papier et qu'on le secoue légèrement, le thyrse est brodé de lignes, que l'on appelle habituellement lignes de tension magnétique. Parler aux gens en mots simples, ce champ de force est un aimant qui le renvoie comme un cocon. Si vous êtes renfermé sur vous-même, vous ne pourrez ni commencer ni terminer. Il s’agit d’une quantité vectorielle, redressée du pôle de surface de l’aimant au pôle de surface.

Si une section chargée l'avait percuté, le champ l'aurait percuté avec une grande force. Elle ne se serait pas énervée, elle n’aurait pas accéléré, mais elle aurait perdu le souffle. Plus il est puissant et plus le champ est fort, plus il a de puissance. On les a appelées force de Lorentz en l'honneur du physicien scientifique qui fut le premier à découvrir cette puissance du champ magnétique.

Ils sont calculés à l'aide d'une formule spéciale :

ici q est la magnitude de la charge en Coulombs, v est la fluidité avec laquelle la charge s'effondre, m/s, et B est l'induction du champ magnétique par unité de magnitude T (Tesla).

Directement les forces de Lorentz

Il a été noté qu’il existe aujourd’hui une tendance claire selon laquelle la particule vole dans le champ magnétique et où elle circule. Pour faciliter la mémorisation, ils ont développé une règle mnémotechnique spéciale. Pour mémoriser cela, vous avez besoin de beaucoup d'efforts, et même dans ce nouveau souvenir, vous devez vous souvenir de ceux qui sont toujours sous votre main. Plus précisément, la vallée gauche, pourquoi s'appelle-t-on la règle de la main gauche ?

Eh bien, la vallée est ouverte, les doigts pointent vers l'avant, le pouce est recroquevillé. Là où entre eux devient 900. Il faut maintenant comprendre que le flux magnétique coule comme une flèche, qui est absorbée par le fond du côtés internes Et sortez avec style. Les doigts se demanderont où la pièce vole clairement. Cette fois, montrez à votre majeur où aller.

Tsikavo!

Il est important que la règle de la main gauche ne soit plus valable pour les particules portant un signe plus. Pour savoir où va la charge négative, il faut redresser les doigts pour éviter de s'envoler. Toutes les autres manipulations restent inchangées.

L'héritage du pouvoir du pouvoir de Lorenz

Le corps vole près du champ magnétique sous une sorte de nuage chantant. Il est intuitivement clair que cette quantité a un caractère significatif, se déversant dans un nouveau domaine, il faut ici Viraz mathématique Pour que cela devienne plus sage. Il est important de savoir que la force et la fluidité sont des grandeurs vectorielles, elles peuvent donc être mesurées directement. Il en va de même pour la tension magnétique linéaire. Alors la formule peut s’écrire ainsi :

sin α est ici la différence entre deux grandeurs vectorielles : la fluidité et le flux du champ magnétique.

Apparemment, le sinus du point zéro est également égal à zéro. Il s'avère que si la trajectoire de la particule suit les lignes de force du champ magnétique, elle ne disparaît nulle part.

Dans un champ magnétique uniforme, les lignes de force oscillent et apparaissent constamment les unes après les autres. Il est désormais clair que dans un tel champ, des parties s’effondrent perpendiculairement à ces lignes. À ce stade, la force de Lawrence est obligée de s'effondrer le long du pieu dans un plan perpendiculaire aux lignes de force. Pour connaître le rayon d'un piquet, il faut connaître la masse de la section :

La valeur de la charge n'est pas prise en compte comme module. Cela signifie que peu importe que la partie négative ou positive entre dans le champ magnétique : le rayon de courbure sera le même. Il vaut mieux changer directement que voler.

Dans tous les autres chocs, si la charge est portée par une bobine avec un champ magnétique, elle s'effondrera le long d'une trajectoire suggérée par une spirale de rayon R constant et de courbe h. Cela peut être connu par la formule :

Un autre héritage de la puissance de ce phénomène est le fait qu’il n’existe pas de robots vivants. Ensuite, il ne fournit ni n’absorbe d’énergie dans les pièces, mais change directement la direction.

La plus belle illustration de l’effet de l’interaction entre le champ magnétique et les particules chargées est claire. Le champ magnétique qui entoure notre planète revigore les particules chargées arrivant du Soleil. Si les fragments sont les plus faibles aux pôles magnétiques de la Terre, alors des particules chargées électriquement y pénètrent, provoquant ainsi l'atmosphère.

La centrifugeuse est accélérée, ce que les pièces sont censées faire, et est utilisée dans les machines électriques - les moteurs électriques. Je voudrais ici parler plus clairement du pouvoir d'Ampère - une manifestation privée du pouvoir de Lawrence, qui se déverse dans le chef d'orchestre.

Le principe d'action des particules élémentaires accélérées repose également sur la puissance du champ électromagnétique. Les électro-aimants aériens revigorent certaines parties du ruhu en ligne droite, avec un bruit de tonnerre, ils s'effondrent sur le bûcher.

Le meilleur, c’est que la force de Lorentz n’obéit pas à la troisième loi de Newton, ce qui signifie que toute action est contre-productive. Cela est dû au fait qu'Isaac Newton croyait que peu importe le degré d'interaction, il y avait un mittivo, mais ce n'est pas le cas. En fait, il y a un besoin d'aide dans les champs. Heureusement, la confusion a été résolue et les physiciens ont pu transformer la troisième loi en loi de conservation de la quantité de mouvement, ce qui conduit à l'effet Lawrence.

Formule de force de Lorentz pour la mise en évidence des champs magnétiques et électriques

Le champ magnétique existe dans les aimants permanents et dans tout conducteur électrique. Dans ce cas, en plus du stockage magnétique, il est également électrique. Cependant, dans ce champ électromagnétique l'effet Lawrence continue son afflux et s'exprime par la formule suivante :

où v est la fluidité d'une particule chargée électriquement, q est la charge, B et E sont la force des champs magnétiques et électriques du champ.

Un vimir de la force Lorentz

La plupart des autres grandeurs physiques qui affectent le corps et modifient sa taille sont mesurées en newtons et désignées par la lettre N.

Comprendre la tension du champ électrique

Le champ électromagnétique se compose en réalité de deux moitiés : électrique et magnétique. Les odeurs sont comme des jumeaux, avec tout de même, mais avec un caractère différent. Et si vous êtes surpris, vous remarquerez d’un seul coup d’œil de petites différences.

Ils s’inquiètent également des champs électriques. Le champ électrique a également une tension - une quantité vectorielle, qui est une caractéristique de force. Vaughn coule dans les particules qui se trouvent en l'absence de perte auditive dans le nouveau. Bien sûr, cela n'est pas dû au pouvoir de Lorentz, mais il faut simplement prendre en compte l'afflux dans l'esprit de la présence de champs électriques et magnétiques.

Intensité du champ électrique

L'intensité du champ électrique s'ajoute à la charge indestructible et est calculée à l'aide de la formule :

Un vimir est N/CL chy V/m.

Appliquer des tâches

Zavdannya 1

Pour une charge de 0,005 C, qui s'effondre dans un champ magnétique avec une induction de 0,3 T, il existe une force de Lorentz. Calculez que la vitesse de la charge est de 200 m/s et qu’elle s’effondre sous 450 lignes d’induction magnétique.

Zavdannya 2

Calculez la fluidité d'un corps qui porte une charge et s'effondre dans un champ magnétique avec une induction de 2 T sous une valeur de 900. La valeur dont le champ circule sur le corps est d'environ 32 N, la charge du corps est 5 × 10-3 C.

Zavdannya 3

L'électron s'effondre dans un seul champ magnétique sous 900 lignes électriques. La valeur à partir de laquelle le champ pénètre dans un électron est supérieure à 5 × 10-13 N. La valeur de l'induction magnétique est supérieure à 0,05 Tesla. Importance de l'accélération des électrons.

ac=v2R=6×10726,8×10-3=5×1017ms2

L'électrodynamique fonctionne avec de tels concepts qu'il est important de trouver une analogie avec le monde originel. Mais cela ne veut pas du tout dire qu'il est impossible de les toucher. Pour l'aide de diverses expériences expérimentales et phénomène naturel Le processus d’apprentissage du monde de l’électricité peut être carrément fastidieux.

Physicien néerlandais H. A. Lorentz, à la fin du XIXe siècle. Après avoir établi que la force qui agit du côté du champ magnétique sur la particule chargée qui s'effondre est toujours perpendiculaire à la direction de la particule et aux lignes de force du champ magnétique dans lequel la particule s'effondre. Les forces de Lorentz peuvent être directement calculées en utilisant la règle de gauche. Comment étirer la paume de votre main gauche pour que les doigts rétractés pointent directement vers la charge, et que le vecteur du champ d'induction magnétique entre au niveau du pouce en direction de la force de Lorentz, qui agit sur la charge positive.

Si la charge est partiellement négative, alors la force de Lorentz sera directement dirigée vers le côté opposé.

Le module de force de Lorentz peut être facilement calculé à partir de la loi d’Ampère et se compose de :

F = | q| vB péché?,

de q- charge de la pièce, v- fluidité du rouhu ? - Entre les vecteurs de fluidité et d'induction de champ magnétique.

En plus du champ magnétique, il existe également un champ électrique qui contribue à la charge et à la force. , alors la pleine force qui va sur la charge coûte plus cher :

.

Cette force elle-même est souvent appelée force de Lorentz, et la force exprimé par la formule (F = | q| vB péché?) appel partie magnétique de la force de Lorentz.

En conséquence, la force de Lorentz est perpendiculaire à la direction de la particule, elle peut changer sa fluidité (pour faire fonctionner des robots), ou elle peut changer la direction de la particule, c'est-à-dire plier la trajectoire.

Il est facile d'éviter une telle courbure de la trajectoire des électrons sur le kinéscope TV en amenant un aimant permanent sur l'écran - l'image sera déformée.

Le mouvement d'une pièce chargée dans un champ magnétique uniforme. Laissez la pièce se charger et voler avec fluidité v dans le même champ magnétique perpendiculaire à la tension de la ligne.

La force qui s'écoule du côté du champ magnétique dans une particule, pétrit et enroule uniformément autour du pieu avec un rayon r, ce qui est facile à connaître, après avoir appris une autre loi de Newton, l’expression de l’accélération directe et la formule ( F = | q| vB péché?):

.

L'étoile est supprimée

.

de m- Masa chastki.

Zastosuvannya sili Lorenz.

L'effet d'un champ magnétique sur une charge qui s'effondre, stagne, par exemple, dans spectrographes de masse, il est possible de séparer les charges des particules de leurs propres charges de base, c'est-à-dire que la charge de la particule est égale à sa masse, et les masses des particules sont déterminées avec précision à partir des résultats obtenus.

La chambre à vide est placée sur le terrain (le vecteur d'induction est perpendiculaire au bébé). Accélérées par le champ électrique de charge, les particules (électrons ou ions), ayant décrit un arc, sont déposées sur une plaque photographique, où la trace est supprimée, ce qui permet de mesurer le rayon de la trajectoire avec une grande précision. r. Ce rayon indique la charge de puissance de l'ion. Connaissant la charge de l’ion, il est facile de calculer sa masse.

La force Ampère qui circule sur une partie du conducteur avec une force Δ l provenant de la force actuelle I qui se trouve dans le champ magnétique B, F = I · B · Δ l · sin α peut être exprimée à travers les forces qui agissent sur un charge particulière.

La charge de la charge est indiquée par q et n est la valeur de concentration de la charge dans le conducteur. Quel type d'addition a n · q · υ · S , dans lequel S est l'aire coupe transversale conducteur, est équivalent au débit qui s'écoule au niveau du conducteur, et υ est le module de fluidité du flux ordonné des buses au niveau du conducteur :

I = q·n·υ·S.

Vicennie 2

Formule sili ampère Vous pouvez vous inscrire dans la nouvelle fenêtre :

F = q · n · S · Δ l · υ · B · sin α .

Grâce à ceux au-dessus du nombre N de porteurs de la charge libre dans le conducteur avec la rétine S et du Δ l supplémentaire de l'addition moderne n · S · Δ l , qui est égal à une particule chargée, la force du viraza traditionnel : F L = q · υ · B · sin α .

La force a un nom a été trouvé Forces de Lorentz. Le chemin α dans la formule de guidage est équivalent au chemin entre le vecteur d'induction magnétique B → et la fluidité ν → .

Directement, la force de Lorentz, qui imprègne une particule d'une charge positive, ainsi que la force directe Ampère, sont régies par la règle de la vrille ou par la règle supplémentaire de la main gauche. La rotation mutuelle des vecteurs ν → , B → et F L → pour la partie qui porte une charge positive est illustrée sur la Fig. 1 . 18 .

1 .

Maliounok 1. 18 . 1 . Rotation mutuelle des vecteurs ν → , B → et F L → . Le module de force de Lorentz F L est numériquement équivalent à l'aire supplémentaire du parallélogramme généré sur les vecteurs ν → і B → і charge q..

La force de Lorentz est redressée normalement, c'est-à-dire perpendiculaire aux vecteurs.

ν → і B → ν → La force de Lorentz n'arrête pas le mouvement de la partie porteuse du champ magnétique. Ce fait conduit au fait que le module du vecteur de fluidité dans l’esprit du gouvernement russe ne change souvent pas de sens. Lorsqu'une pièce chargée s'effondre dans un champ magnétique uniforme sous la force de Lorentz, et sa fluidité se trouvent près du plan qui est normalement redressé par rapport au vecteur

B →

, alors il y aura souvent un effondrement le long d'un certain rayon, qui sera couvert à l'aide de la formule offensive supplémentaire :

La force de Lorentz stagne parfois en tant que force sous-centrique (Fig. 1, 18, 2).

Maliounok 1. 18 .

2. Rotation circulaire d'une pièce chargée dans un champ magnétique uniforme.

La relation ci-dessous est indiquée par la formule de la fluidité finale de la particule chargée, qui s'écoule le long d'un chemin circulaire :

ω = υ R = υ q B m υ = q B m.

Ça sonne fréquence cyclotron. Dana quantité physique Il n'y a pas de stockage en raison de la fluidité des particules, à partir desquelles il est possible de procéder de manière incontrôlable, car leur énergie cinétique est stockée.

Vicechennya 4

On sait que cette situation stagne dans les cyclotrons, et dans le broyage de particules importantes (protons, ions).

Pour le bébé 1. 18 . 3 objectifs schéma de principe

cyclotron.

Maliounok 1. 18 .

3. L'afflux de particules chargées à proximité de la chambre à vide du cyclotron. Viznachennya 5

Duant

– il s’agit d’un cylindre métallique vide placé dans une chambre à vide entre les pôles d’un électro-aimant comme l’une des deux électrodes accélératrices de type D dans un cyclotron. Une tension électrique variable, dont la fréquence est équivalente à la fréquence du cyclotron, est fournie aux actes. Des particules portant une charge chantante sont injectées au centre de la chambre à vide. Dans l'espace entre les dees, la puanteur est reconnue par l'accélération générée par un champ électrique. Les particules situées au milieu des diants sont influencées par les forces de Lorentz lors du processus d'effondrement. Le rayon d'injection augmente avec l'augmentation de l'énergie des particules. Comme dans d'autres accélérateurs, dans les cyclotrons, les particules chargées accélérées sont atteintes grâce à la stagnation du champ électrique et se perdent le long de la trajectoire à l'aide du champ magnétique. Les cyclotrons ont la capacité d'accélérer des protons jusqu'à des énergies proches de 20 M e. Les mêmes champs magnétiques sont vicorisés dans de nombreux appareils

différents types

but Zokrema, ils connaissent leur stase des soi-disant spectromètres de masse.

Viznachennya 6

Une pièce qui s'effondre à l'intersection des champs magnétiques et électriques subit un afflux de force électrique q E → et de force magnétique de Lorentz. Dans l’esprit, si E = B est égalisé, les données compenseront complètement l’afflux les unes des autres. Dans ce cas, la pièce s'effondrera uniformément et directement et, après avoir traversé le condenseur, traversera le trou de l'écran. Lors du réglage des valeurs des champs électriques et magnétiques, le sélecteur permet de voir les particules qui s'effondrent à cause de la fluidité υ = EB.

Après ces processus, les particules ayant les mêmes valeurs de fluidité sont transférées dans une chambre de spectromètre de masse à champ magnétique uniforme B →. Les particules, sous l'influence de la force de Lorentz, s'effondrent à proximité de la chambre perpendiculairement au champ magnétique du plan. Leurs trajectoires sont un cercle de rayons R = m q B". En train de faire vibrer les rayons des trajectoires avec les valeurs données de υ et B", on peut calculer le rapport q m. Pour différents isotopes, le spectromètre de masse peut séparer les particules de différentes masses en utilisant q 1 = q 2.

Grâce aux spectromètres de masse modernes, nous sommes en mesure de mesurer les masses de particules chargées avec une précision supérieure à 10 – 4.

Maliounok 1. 18 .

4 .

Sélecteur de vitesse et spectromètre de masse.

Quand la fluidité d'une particule υ → a-t-elle un entrepôt υ ? → dans la direction du champ magnétique, une pièce similaire dans un champ magnétique uniforme crée un flux en forme de spirale. Le rayon d'une telle spirale R se situe dans le module perpendiculaire au champ magnétique de l'entrepôt υ ┴ vecteur υ → , et le bord de la spirale p est dans le module de l'entrepôt ultérieur υ (Fig. 1. 18. 5) .

Maliounok 1. 18 .

Le même phénomène se produit dans le champ magnétique terrestre, qui capture tous les êtres vivants du flux de particules transportant une charge provenant de l'espace.

Viznachennya 7

Les particules chargées rapidement provenant de l'espace, principalement du Soleil, sont « submergées » par le champ magnétique terrestre, ce qui entraîne la création de ceintures de rayonnement (Fig. 1, 18, 7), dans lesquelles les particules, dans les pâtes magnétiques, revenez là-bas en suivant des trajectoires en spirale entre la surface et de nouveaux pôles magnétiques en quelques fractions de seconde.

Les coupables sont les régions polaires, où certaines particules jaillissent de la haute atmosphère, ce qui peut conduire à l'émergence de phénomènes tels que des « événements polaires ». Ceintures de rayonnement Les terres s'étendent sur des distances d'environ 500 km jusqu'à des dizaines de rayons de notre planète. Il est facile de deviner que le pôle magnétique de la surface de la Terre est situé près du pôle géographique de la surface dans le contexte diurne du Groenland. La nature de la Terre dépend toujours du magnétisme.

Maliounok 1. 18 .

7.

Ceintures de rayonnement de la Terre. Les particules hautement chargées du Soleil, notamment les électrons et les protons, se perdent dans la pâte magnétique des ceintures de rayonnement.

Il est possible qu’ils envahissent les sphères supérieures de l’atmosphère, ce qui serait à l’origine des « événements aéroportés ».

Maliounok 1. 18 .

8 .

Le modèle est chargé d'un champ magnétique.

Maliounok 1. 18 .

9 . Modèle du spectromètre de masse..

Maliounok 1. 18 .

dix . Modèle de sélecteur de vitesse.

Directement les forces de Lorentz

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Viznachennya

L'héritage du pouvoir du pouvoir de Lorenz

Puisque la force de Lorentz est directement perpendiculaire à la fluidité de la charge, alors son action est souvent égale à zéro. Il s'avère qu'en flottant sur une particule chargée à l'aide d'un champ magnétique stationnaire, il n'est pas possible de modifier son énergie.

Puisque le champ magnétique est uniforme et droit perpendiculaire à la fluidité de la particule chargée, alors la charge, sous l'afflux de la force de Lorentz, se déplace le long du cercle de rayon R = const au plan perpendiculaire au vecteur d'induction magnétique. Dans ce cas, le rayon du piquet est égal à :

de m – masse de particules, | q | - module de charge des particules, - multiplicateur de Lorentz relativiste, c - fluidité de la lumière dans le vide.

La force Lorentz est une force associée. Au contact direct d'une pièce élémentaire chargée avec un champ magnétique, attirer l'attention sur son signe (Fig. 2).

Formule de force de Lorentz pour la mise en évidence des champs magnétiques et électriques

Si une pièce chargée se déplace dans un espace dans lequel il y a deux champs en même temps (magnétique et électrique), alors la force qui agit sur elle est égale à :

de - Vecteur de l'intensité du champ électrique au point où se trouve la charge. Viraz (4) a été dérivé empiriquement par Lorentz. La force qui entre dans la formule (4) est elle-même appelée force de Lorentz (force de Lorentz). Répartition de la force de Lorentz en stockage : électrique et magnétique Eh bien, les fragments sont liés au choix du système de référence inertiel. Ainsi, si le système s'effondre avec la même fluidité que la charge, alors dans un tel système, la force de Lorentz, qui est égale à une particule, est égale à zéro.

Un vimir de la force Lorentz

L'unité principale de la force de Lorentz (ainsi que de toute autre force) dans le système CI est : [F]=H

En SGS : [F] = dyn

Appliquer à la résolution de problèmes

bout

Zavdannya. Quelle est la fluidité d'un électron qui s'effondre autour d'un pieu dans un champ magnétique d'induction B ?

Décision. Puisqu'un électron (dont une partie a une charge) se déplace dans un champ magnétique, alors la force de Lorentz signifie :

de q = q e - Charge électronique. Puisqu'il est dit dans l'esprit que l'électron s'effondre sur le pieu, cela signifie que l'expression du module de force de Lorentz peut donc être vue :

La force de Lorentz est pré-centrée et, de plus, suivant l’autre loi de Newton, elle sera à notre avis égale à :

On assimile les parties droites des expressions (1.2) et (1.3), on peut :

La liquidité est retirée du virus (1.3) :

La période du flux d’électrons à travers un anneau peut être trouvée comme suit :

Connaissant la période, vous pouvez connaître la douceur de Kutovo comme suit :

Confirmation.

bout

Zavdannya. Une partie chargée (charge q, masse m) s'écoule avec fluidité dans la zone où se trouvent un champ électrique de tension E et un champ magnétique d'induction B. Les vecteurs convergent en ligne droite. Comme les parties accélérées au moment où le maïs se déplace dans les champs, quoi ?