forța Lorentz
§ 22.18. forța Lorentz. Mișcarea de încărcare într-un câmp magnetic.
om de știință olandez G. A. Lorents a explicat existența forței Amperi (§ 22.9), astfel încât câmpul magnetic acționează asupra sarcinilor în mișcare, cu un curent în conductorul. Deoarece aceste taxe sunt pentru a rupe în afara conductorului nu poate, atunci forța totală care acționează asupra lor este aplicată conductorului.
Astfel, forța Ampere este suma forțelor pe sarcini libere în conductorul cu un curent. Această presupunere face posibilă pentru a găsi forța care acționează asupra unei sarcini în mișcare într-un câmp magnetic. Această forță se numește forța Lorentz. Astfel,
în care - numărul total de sarcini libere într-un conductor de curent. Într-un metal astfel de taxe sunt electroni, taxa pentru fiecare dintre ele este egal cu e. Deoarece (§ 16.2), atunci
Având în vedere că obținem o formulă de calcul a forței Lorentz:
și unde - unghiul dintre vectorii
Lorentz forță este în direcția de regula mâna stângă (§ 22.9). Prin utilizarea acestuia, trebuie să ne amintim că în cazul în care un câmp magnetic se deplasează sarcina pozitivă a celor patru degete alungite ar trebui să fie îndreptate în direcția mișcării sale, adică. E. În direcția vectorului și, în cazul în care taxa negativă se mută extinse patru degete ar trebui să fie îndreptate împotriva
Se pare că forța Lorentz este întotdeauna perpendicular pe planul în care sunt vectori Acest lucru înseamnă că este perpendicular pe fiecare dintre acești vectori. Prin urmare, forța Lorentz nu funcționează, adică. E. Nu se poate schimba energia cinetică a taxelor libere care se deplasează într-un câmp magnetic. se poate
numai pentru a schimba direcția de viteză a transportatorilor liberi, adică. e. este forța centripetă.
Să presupunem că o taxă cu o masă și viteza V, zboară într-un câmp magnetic omogen, cu inducție B, astfel încât vectorul viteză perpendicular pe vectorul V. Apoi
In acest caz, taxa se va muta într-un cerc (Fig. 22,34), cu o rază
(Linia de inducție în Fig. 22.34 trimis cititorului).
Dacă direcția vitezei în raport cu liniile de inducție face un unghi diferit de un, taxa se va deplasa de-a lungul unui traseu elicoidal în jurul liniilor câmpului de inducție (Fig. 22,35), deoarece vectorul poate fi descompus în componente. Una dintre ele, longitudinal direcționat de-a lungul liniilor de inducție și celălalt perpendicular pe acesta. Acesta din urmă determină raza spirelor și componenta longitudinală nu se va schimba. În cazul în care taxa are loc o rundă în timp T, ceva de-a lungul liniilor de inducție este în acest timp se va muta o distanță. Este ușor de văzut că este o spirală pas.
Atunci când o particulă încărcată se mută într-un câmp magnetic neuniforma nu este doar direcția, ci și magnitudinea forței Lorentz și va schimba traiectoria de mișcare a particulei poate fi foarte complexă.
Să considerăm acum cazul când o particulă încărcată zboară într-un câmp magnetic puternic, așa cum este prezentat în Fig. 22.36. Dacă se mișcă de particule într-un plan perpendicular pe liniile de inducție, este neepurate în câmpul magnetic și care descrie un arc (raza determinată koyuroy
formula (22.23)), se îndepărtează de câmpul magiitnogo. Dacă particula intră în câmp la un unghi arbitrar la liniile de inducție, câmp apoi, zboară în unele porțiuni a bobinei în spirală, este de asemenea eliminată. Astfel, un câmp magnetic puternic aruncate înapoi intră particule încărcate (așa-numitele, uneori, câmpuri magnetice astfel de oglinzi). Rețineți că acest câmp magnetic ispolzuyug proprietate în fizică nucleară pentru izolarea plasmei de temperatură ridicată. În jurul ei creează un câmp magnetic puternic, care se aruncă particule de plasmă încărcate și, astfel, funcționează ca un fel de „container“, în care se limitează plasma.