Quelle est la force de Lorentz, quelles sont l'ampleur et les directions de cette force
Définition
Lorsque les électrons se déplacent le long d'un conducteur, un champ magnétique apparaît autour de lui. Dans le même temps, si vous placez le conducteur dans un champ magnétique transversal et le déplacez, des CEM d'induction électromagnétique se produiront. Si un courant traverse un conducteur qui se trouve dans un champ magnétique, une force ampère agit sur lui.
Sa valeur dépend du courant qui coule, de la longueur du conducteur, de la magnitude du vecteur d'induction magnétique et du sinus de l'angle entre les lignes du champ magnétique et le conducteur. Il est calculé par la formule:
La force considérée est quelque peu similaire à celle considérée ci-dessus, mais n'agit pas sur le conducteur, mais sur une particule chargée en mouvement dans un champ magnétique. La formule est:
Important! La force de Lorentz (FL) agit sur un électron se déplaçant dans un champ magnétique et sur le conducteur - Ampère.
D'après les deux formules, on voit que dans le premier et le deuxième cas, plus le sinus de l'angle alpha est proche de 90 degrés, plus l'effet sur le conducteur ou la charge Fa ou Fl est grand respectivement.
Ainsi, la force de Lorentz n'est pas caractérisée par un changement de la magnitude de la vitesse, mais par l'effet d'un champ magnétique sur un électron chargé ou un ion positif. Lorsqu'il y est exposé, FL n'effectue aucun travail. En conséquence, c'est la direction de la vitesse de déplacement de la particule chargée qui change, et non son amplitude.
Quant à l'unité de mesure de la force de Lorentz, comme dans le cas d'autres forces en physique, une quantité telle que Newton est utilisée. Ses composants:
Comment le pouvoir de Lorentz est dirigé
Pour déterminer la direction de la force de Lorentz, comme pour la force d'Ampère, la règle de la main gauche fonctionne. Cela signifie que pour comprendre où la valeur Fl est dirigée, il faut ouvrir la paume de la main gauche afin que les lignes d'induction magnétique pénètrent dans la main, et les quatre doigts allongés indiquent la direction du vecteur vitesse. Ensuite, le pouce, plié à angle droit par rapport à la paume, indique la direction de la force de Lorentz. Dans l'image ci-dessous, vous voyez comment déterminer la direction.
Attention! La direction de l'action de Lorentz est perpendiculaire au mouvement de la particule et aux lignes d'induction magnétique.
Dans le même temps, pour être plus précis, pour les particules chargées positivement et négativement, la direction de quatre doigts étendus est importante. La règle de gauche décrite ci-dessus est formulée pour une particule positive.S'il est chargé négativement, les lignes d'induction magnétique ne doivent pas être dirigées vers la paume ouverte, mais vers sa face arrière, et la direction du vecteur Fl sera opposée.
Nous allons maintenant dire en termes simples ce que ce phénomène nous donne et quel impact réel il a sur les charges. Supposons qu'un électron se déplace dans un plan perpendiculaire à la direction des lignes d'induction magnétique. Nous avons déjà mentionné que Fl n'affecte pas la vitesse, mais modifie seulement la direction du mouvement des particules. La force de Lorentz aura alors un effet centripète. Cela se reflète dans la figure ci-dessous.
Candidature
De toutes les zones où la force de Lorentz est utilisée, l'une des plus importantes est le mouvement des particules dans le champ magnétique terrestre. Si nous considérons notre planète comme un grand aimant, alors les particules qui sont proches des pôles magnétiques nord font un mouvement accéléré en spirale. À la suite de cela, ils entrent en collision avec des atomes des couches supérieures de l'atmosphère, et nous voyons les aurores boréales.
Cependant, il existe d'autres cas où ce phénomène s'applique. Par exemple:
- Tubes à rayons cathodiques. Dans leurs systèmes de déviation électromagnétique. Les tubes cathodiques sont utilisés depuis plus de 50 ans d'affilée dans une variété de dispositifs, de l'oscilloscope le plus simple aux téléviseurs de différentes formes et tailles. Il est curieux qu'en matière de rendu des couleurs et de graphisme, certains utilisent encore des moniteurs CRT.
- Voitures électriques - générateurs et moteurs. Bien que la force d'Ampère soit plus susceptible d'agir ici. Mais ces valeurs peuvent être considérées comme adjacentes. Cependant, il s'agit de dispositifs complexes lors du fonctionnement dont l'effet de nombreux phénomènes physiques est observé.
- Dans les accélérateurs de particules chargées afin de leur donner des orbites et des directions.
Conclusion
Pour résumer et souligner les quatre points principaux de cet article dans un langage simple:
- La force de Lorentz agit sur les particules chargées qui se déplacent dans un champ magnétique. Cela découle de la formule de base.
- Elle est directement proportionnelle à la vitesse d'une particule chargée et à l'induction magnétique.
- N'affecte pas la vitesse des particules.
- Affecte la direction de la particule.
Son rôle est assez important dans les domaines "électriques". Le spécialiste ne doit pas perdre de vue les informations théoriques de base sur les lois physiques fondamentales. Cette connaissance sera utile, ainsi que ceux qui sont engagés dans des travaux scientifiques, la conception et juste pour le développement général.
Enfin, nous vous recommandons de regarder des vidéos utiles pour consolider le matériel étudié:
Vous savez maintenant ce qu'est la force de Lorentz, à quoi elle est égale et comment elle affecte les particules chargées. Si vous avez des questions, posez-les dans les commentaires sous l'article!
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