สูตรแรงลอเรนซ์ แรงลอเรนซ์ ทิศทางของแรงลอเรนซ์สำหรับประจุลบ

« ฟิสิกส์ - ชั้นประถมศึกษาปีที่ 11"

สนามแม่เหล็กทำหน้าที่แรงกับอนุภาคที่มีประจุเคลื่อนที่ รวมถึงตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านด้วย
แรงที่กระทำต่ออนุภาคหนึ่งอนุภาคคืออะไร?

1.
เรียกว่าแรงที่กระทำต่ออนุภาคที่มีประจุเคลื่อนที่จากสนามแม่เหล็ก ลอเรนซ์ ฟอร์ซเพื่อเป็นเกียรติแก่นักฟิสิกส์ชาวดัตช์ผู้ยิ่งใหญ่ H. Lorentz ผู้สร้างทฤษฎีอิเล็กทรอนิกส์ของโครงสร้างของสสาร
แรงลอเรนซ์สามารถพบได้โดยใช้กฎของแอมแปร์

โมดูลัสแรงลอเรนซ์เท่ากับอัตราส่วนของโมดูลัสแรง F ที่กระทำต่อส่วนของตัวนำที่มีความยาว Δl ต่อจำนวน N ของอนุภาคที่มีประจุซึ่งเคลื่อนที่อย่างเป็นระเบียบในส่วนนี้ของตัวนำ:

เนื่องจากแรง (แรงแอมแปร์) ที่กระทำต่อส่วนของตัวนำจากสนามแม่เหล็ก
เท่ากับ ฟ = | ฉัน | BΔl บาป α,
และความแรงกระแสในตัวนำเท่ากับ ฉัน = qnvS
ที่ไหน
q - ประจุอนุภาค
n - ความเข้มข้นของอนุภาค (เช่น จำนวนประจุต่อหน่วยปริมาตร)
v - ความเร็วของอนุภาค
S คือหน้าตัดของตัวนำ

จากนั้นเราจะได้รับ:
ประจุที่เคลื่อนที่แต่ละครั้งจะได้รับผลกระทบจากสนามแม่เหล็ก ลอเรนซ์ ฟอร์ซ, เท่ากับ:

โดยที่ α คือมุมระหว่างเวกเตอร์ความเร็วและเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก

แรงลอเรนซ์ตั้งฉากกับเวกเตอร์และ

2.
ทิศทางแรงลอเรนซ์

ทิศทางของแรงลอเรนซ์ถูกกำหนดโดยใช้สิ่งเดียวกัน กฎมือซ้ายซึ่งเป็นทิศทางเดียวกันกับทิศทางของแรงแอมแปร์ ดังนี้

หากมือซ้ายอยู่ในตำแหน่งที่ส่วนประกอบของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กซึ่งตั้งฉากกับความเร็วของประจุเข้าสู่ฝ่ามือและนิ้วที่ขยายทั้งสี่นั้นถูกชี้ไปตามการเคลื่อนที่ของประจุบวก (กับการเคลื่อนที่ของประจุลบ) จากนั้น นิ้วหัวแม่มืองอ 90° จะแสดงทิศทางของแรงลอเรนซ์ F ที่กระทำต่อประจุ l

3.
หากในพื้นที่ที่อนุภาคมีประจุเคลื่อนที่ มีทั้งสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กในเวลาเดียวกัน แรงทั้งหมดที่กระทำต่อประจุจะเท่ากับ: = el + l โดยที่แรงที่สนามไฟฟ้ากระทำ กระทำต่อประจุ q เท่ากับ F el = q

4.
กองกำลังลอเรนซ์ไม่ทำงาน, เพราะ มันตั้งฉากกับเวกเตอร์ความเร็วของอนุภาค
ซึ่งหมายความว่าแรงลอเรนซ์ไม่ได้เปลี่ยนพลังงานจลน์ของอนุภาคและดังนั้นโมดูลัสของความเร็วด้วย
ภายใต้อิทธิพลของแรงลอเรนซ์ มีเพียงทิศทางความเร็วของอนุภาคเท่านั้นที่เปลี่ยนแปลง

5.
การเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุในสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอ

กิน เป็นเนื้อเดียวกันสนามแม่เหล็กตั้งฉากกับความเร็วเริ่มต้นของอนุภาค

แรงลอเรนซ์ขึ้นอยู่กับค่าสัมบูรณ์ของเวกเตอร์ความเร็วอนุภาคและการเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็ก
สนามแม่เหล็กไม่เปลี่ยนโมดูลัสของความเร็วของอนุภาคที่กำลังเคลื่อนที่ ซึ่งหมายความว่าโมดูลัสของแรงลอเรนซ์ยังคงไม่เปลี่ยนแปลงเช่นกัน
แรงลอเรนซ์ตั้งฉากกับความเร็ว ดังนั้นจึงเป็นตัวกำหนดความเร่งสู่ศูนย์กลางของอนุภาค
ค่าคงที่ของค่าสัมบูรณ์ของการเร่งความเร็วสู่ศูนย์กลางของอนุภาคที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ในค่าสัมบูรณ์หมายความว่า

ในสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอ อนุภาคที่มีประจุจะเคลื่อนที่สม่ำเสมอในวงกลมรัศมี r.

ตามกฎข้อที่สองของนิวตัน

จากนั้นรัศมีของวงกลมที่อนุภาคเคลื่อนที่จะเท่ากับ:

เวลาที่อนุภาคใช้ในการปฏิวัติโดยสมบูรณ์ (คาบการโคจร) เท่ากับ:

6.
การใช้การกระทำของสนามแม่เหล็กกับประจุที่กำลังเคลื่อนที่

ผลกระทบของสนามแม่เหล็กต่อประจุที่เคลื่อนที่นั้นใช้ในหลอดภาพโทรทัศน์ ซึ่งอิเล็กตรอนที่บินไปทางหน้าจอจะถูกเบี่ยงเบนโดยใช้สนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยขดลวดพิเศษ

แรงลอเรนซ์ถูกใช้ในไซโคลตรอน ซึ่งเป็นเครื่องเร่งอนุภาคที่มีประจุเพื่อผลิตอนุภาคที่มีพลังงานสูง

อุปกรณ์แมสสเปกโตรกราฟซึ่งทำให้สามารถระบุมวลของอนุภาคได้อย่างแม่นยำนั้นก็ขึ้นอยู่กับการกระทำของสนามแม่เหล็กเช่นกัน

การกำหนดความแรงของแรงแม่เหล็ก

คำนิยาม

หากประจุเคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็ก มันจะกระทำด้วยแรง ($\overrightarrow(F)$) ซึ่งขึ้นอยู่กับขนาดของประจุ (q) ความเร็วของอนุภาค ($\overrightarrow(v) )$) สัมพันธ์กับสนามแม่เหล็ก และสนามแม่เหล็กเหนี่ยวนำ ($\overrightarrow(B)$) แรงนี้ถูกสร้างขึ้นจากการทดลองและเรียกว่าแรงแม่เหล็ก

และในระบบ SI จะมีรูปแบบดังนี้

\[\overrightarrow(F)=q\left[\overrightarrow(v)\overrightarrow(B)\right]\ \left(1\right).\]

โมดูลัสแรงตาม (1) เท่ากับ:

โดยที่ $\alpha $ คือมุมระหว่างเวกเตอร์ $\overrightarrow(v\ ) และ\ \overrightarrow(B)$ จากสมการ (2) จะได้ว่าหากอนุภาคที่มีประจุเคลื่อนที่ไปตามเส้นสนามแม่เหล็ก ก็จะไม่ได้รับการกระทำของแรงแม่เหล็ก

ทิศทางของแรงแม่เหล็ก

แรงแม่เหล็กที่มีพื้นฐานบน (1) ถูกกำหนดตั้งฉากกับระนาบโดยที่เวกเตอร์ $\overrightarrow(v\ ) และ\\overrightarrow(B)$ อยู่ ทิศทางของมันเกิดขึ้นพร้อมกับทิศทางของผลิตภัณฑ์เวกเตอร์ $\overrightarrow(v\ )และ\ \overrightarrow(B)$ ถ้าขนาดของประจุเคลื่อนที่มากกว่าศูนย์ และมุ่งไปในทิศทางตรงกันข้ามถ้า $q

คุณสมบัติของแรงแม่เหล็ก

แรงแม่เหล็กไม่ได้ทำงานใดๆ กับอนุภาค เนื่องจากอนุภาคจะมีทิศทางตั้งฉากกับความเร็วของการเคลื่อนที่เสมอ จากข้อความนี้ ส่งผลให้พลังงานของอนุภาคไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการมีอิทธิพลต่ออนุภาคที่มีประจุด้วยสนามแม่เหล็กคงที่

ถ้าอนุภาคที่มีประจุถูกกระทำพร้อมกันโดยสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก แรงลัพธ์ก็สามารถเขียนได้เป็น:

\[\overrightarrow(F)=q\overrightarrow(E)+q\left[\overrightarrow(v)\overrightarrow(B)\right]\ \left(3\right).\]

แรงที่ระบุในนิพจน์ (3) เรียกว่าแรงลอเรนซ์ ส่วน $q\overrightarrow(E)$ คือแรงที่กระทำโดยสนามไฟฟ้าบนประจุ $q\left[\overrightarrow(v)\overrightarrow(B)\right]$ แสดงคุณลักษณะของแรงของสนามแม่เหล็กบนประจุ . แรงลอเรนซ์จะแสดงออกมาเมื่ออิเล็กตรอนและไอออนเคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็ก

ตัวอย่างที่ 1

ภารกิจ: โปรตอน ($p$) และอิเล็กตรอน ($e$) ถูกเร่งด้วยความต่างศักย์เท่ากัน บินเข้าไปในสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอ รัศมีความโค้งของวิถีโปรตอน $R_p$ แตกต่างจากรัศมีความโค้งของวิถีอิเล็กตรอน $R_e$ กี่ครั้ง มุมที่อนุภาคลอยเข้าสู่สนามจะเท่ากัน

\[\frac(mv^2)(2)=qU\left(1.3\right).\]

จากสูตร (1.3) เราแสดงความเร็วของอนุภาค:

ให้เราแทน (1.2), (1.4) เป็น (1.1) และแสดงรัศมีความโค้งของวิถี:

ลองทดแทนข้อมูลสำหรับอนุภาคต่างๆ แล้วหาอัตราส่วน $\frac(R_p)(R_e)$:

\[\frac(R_p)(R_e)=\frac(\sqrt(2Um_p))(B\sqrt(q_p)sin\alpha )\cdot \frac(B\sqrt(q_e)sin\alpha )(\sqrt( 2Um_e))=\frac(\sqrt(m_p))(\sqrt(m_e)).\]

ประจุของโปรตอนและอิเล็กตรอนมีค่าเท่ากันในค่าสัมบูรณ์ มวลอิเล็กตรอน $m_e=9.1\cdot (10)^(-31)kg,m_p=1.67\cdot (10)^(-27)kg$

เรามาคำนวณกัน:

\[\frac(R_p)(R_e)=\sqrt(\frac(1.67\cdot (10)^(-27))(9.1\cdot (10)^(-31)))\ประมาณ 42 .\]

คำตอบ: รัศมีความโค้งของโปรตอนมากกว่ารัศมีความโค้งของอิเล็กตรอน 42 เท่า

ตัวอย่างที่ 2

ภารกิจ: ค้นหาความแรงของสนามไฟฟ้า (E) หากโปรตอนเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงในสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าตัดกัน เขาบินเข้าไปในทุ่งเหล่านี้ โดยผ่านความต่างศักย์เร่งความเร็วที่เท่ากับ U สนามต่างๆ จะถูกตัดกันเป็นมุมฉาก การเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กคือ B

ตามเงื่อนไขของปัญหา อนุภาคจะถูกกระทำโดยแรงลอเรนซ์ ซึ่งมีองค์ประกอบ 2 ส่วน คือ แม่เหล็กและไฟฟ้า ส่วนประกอบแม่เหล็กชิ้นแรกมีค่าเท่ากับ:

\[\overrightarrow(F_m)=q\left[\overrightarrow(v)\overrightarrow(B)\right]\ \left(2.1\right).\]

$\overrightarrow(F_m)$ -- ตั้งฉากกับ $\overrightarrow(v\ )และ\ \overrightarrow(B)$ ส่วนประกอบทางไฟฟ้าของแรงลอเรนซ์เท่ากับ:

\[\overrightarrow(F_q)=q\overrightarrow(E)\left(2.2\right).\]

แรง $\overrightarrow(F_q)$- พุ่งไปตามแรงดึง $\overrightarrow(E)$ เราจำได้ว่าโปรตอนมีประจุบวก เพื่อให้โปรตอนเคลื่อนที่เป็นเส้นตรง จำเป็นที่ส่วนประกอบแม่เหล็กและไฟฟ้าของแรงลอเรนซ์จะสมดุลซึ่งกันและกัน กล่าวคือ ผลรวมทางเรขาคณิตของพวกมันจะต้องเท่ากับศูนย์ ให้เราพรรณนาถึงแรง สนาม และความเร็วของการเคลื่อนที่ของโปรตอน โดยเป็นไปตามเงื่อนไขการวางแนวของโปรตอนดังรูปที่ 1 2.

จากรูปที่ 2 และเงื่อนไขของความสมดุลของแรงที่เราเขียน:

เราพบความเร็วจากกฎการอนุรักษ์พลังงาน:

\[\frac(mv^2)(2)=qU\to v=\sqrt(\frac(2qU)(m))\left(2.5\right).\]

เมื่อแทน (2.5) ลงใน (2.4) เราจะได้:

คำตอบ: $E=B\sqrt(\frac(2qU)(m)).$

คำจำกัดความของแรงลอเรนซ์

คำจำกัดความของแรงลอเรนซ์

แรงลอเรนซ์คือการรวมกันของแรงแม่เหล็กและแรงไฟฟ้าบนจุดประจุที่เกิดจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้า หรืออีกนัยหนึ่ง แรงลอเรนซ์คือแรงที่กระทำต่ออนุภาคมีประจุใดๆ ที่ตกลงไปในสนามแม่เหล็กด้วยความเร็วระดับหนึ่ง ค่าของมันขึ้นอยู่กับขนาดของการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก ใน, ประจุไฟฟ้าของอนุภาค ถามและความเร็วที่อนุภาคตกลงสู่สนาม – วี- อ่านต่อเพื่อเรียนรู้เกี่ยวกับสูตรในการคำนวณแรงลอเรนซ์ รวมถึงความสำคัญเชิงปฏิบัติของแรงลอเรนซ์ในวิชาฟิสิกส์

ประวัติเล็กน้อย

ความพยายามครั้งแรกในการอธิบายแรงแม่เหล็กไฟฟ้าเกิดขึ้นในศตวรรษที่ 18 นักวิทยาศาสตร์ เฮนรี คาเวนดิช และโทเบียส เมเยอร์ เสนอว่าแรงที่กระทำต่อขั้วแม่เหล็กและวัตถุที่มีประจุไฟฟ้าเป็นไปตามกฎกำลังสองผกผัน อย่างไรก็ตาม ข้อพิสูจน์เชิงทดลองเกี่ยวกับข้อเท็จจริงข้อนี้ยังไม่สมบูรณ์และน่าเชื่อถือ ในปี ค.ศ. 1784 ชาร์ลส์ ออกัสติน เดอ คูลอมบ์ ซึ่งใช้สมดุลแรงบิดของเขา สามารถพิสูจน์สมมติฐานนี้ได้ในที่สุด

ในปี ค.ศ. 1820 นักฟิสิกส์ Oersted ค้นพบความจริงที่ว่ากระแสไฟฟ้าโวลต์กระทำต่อเข็มแม่เหล็กของเข็มทิศและ Andre-Marie Ampere ในปีเดียวกันนั้นก็สามารถพัฒนาสูตรสำหรับการพึ่งพาเชิงมุมระหว่างองค์ประกอบปัจจุบันทั้งสองได้ ในความเป็นจริง การค้นพบเหล่านี้กลายเป็นรากฐานของแนวคิดสมัยใหม่เกี่ยวกับสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก แนวคิดนี้ได้รับการพัฒนาเพิ่มเติมในทฤษฎีของ Michael Faraday โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแนวคิดเรื่องเส้นพลังของเขา ลอร์ดเคลวินและเจมส์ แม็กซ์เวลล์ได้เพิ่มคำอธิบายทางคณิตศาสตร์โดยละเอียดให้กับทฤษฎีของฟาราเดย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง Maxwell ได้สร้างสิ่งที่เรียกว่า "สมการสนามแมกซ์เวลล์" ซึ่งเป็นระบบสมการเชิงอนุพันธ์และปริพันธ์ที่อธิบายสนามแม่เหล็กไฟฟ้าและความสัมพันธ์กับประจุไฟฟ้าและกระแสในสุญญากาศและตัวกลางต่อเนื่อง

เจเจ ทอมป์สันเป็นนักฟิสิกส์คนแรกที่พยายามหาแรงแม่เหล็กไฟฟ้าที่กระทำต่อวัตถุที่มีประจุเคลื่อนที่จากสมการสนามของแมกซ์เวลล์ ในปี 1881 เขาได้เผยแพร่สูตรของเขา F = q/2 v x B แต่เนื่องจากการคำนวณผิดบางประการและคำอธิบายกระแสอคติที่ไม่สมบูรณ์ จึงปรากฏว่าไม่ถูกต้องทั้งหมด

และในที่สุด ในปี พ.ศ. 2438 นักวิทยาศาสตร์ชาวดัตช์ เฮนดริก ลอเรนซ์ ได้สูตรที่ถูกต้องซึ่งยังคงใช้อยู่ในปัจจุบันและยังมีชื่อของเขาด้วย เช่นเดียวกับแรงที่กระทำกับอนุภาคที่บินอยู่ในสนามแม่เหล็กซึ่งปัจจุบันเรียกว่า "แรงลอเรนซ์" ”

สูตรแรงลอเรนซ์

สูตรคำนวณแรงลอเรนซ์มีดังนี้:

โดยที่ q คือประจุไฟฟ้าของอนุภาค V คือความเร็วของมัน และ B คือขนาดของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กของสนามแม่เหล็ก

ในกรณีนี้ ฟิลด์ B ทำหน้าที่เป็นแรงตั้งฉากกับทิศทางของเวกเตอร์ความเร็ว V ของโหลดและทิศทางของเวกเตอร์ B ซึ่งสามารถแสดงตัวอย่างได้ในแผนภาพ:

กฎมือซ้ายช่วยให้นักฟิสิกส์สามารถกำหนดทิศทางและการกลับของเวกเตอร์ของพลังงานแม่เหล็ก (ไฟฟ้าไดนามิก) ลองนึกภาพว่ามือซ้ายของเราอยู่ในตำแหน่งในลักษณะที่เส้นสนามแม่เหล็กตั้งฉากกับพื้นผิวด้านในของมือ (เพื่อให้พวกมันทะลุเข้าไปในมือ) และนิ้วทั้งหมดยกเว้นนิ้วหัวแม่มือชี้ไปในทิศทางของการไหลของกระแสบวก นิ้วหัวแม่มือที่โก่งตัวบ่งบอกถึงทิศทางของแรงไฟฟ้าไดนามิกที่กระทำต่อประจุบวกที่วางอยู่ในสนามนี้

นี่คือลักษณะที่มันจะดูเป็นแผนผัง

ยังมีวิธีที่สองในการกำหนดทิศทางของแรงแม่เหล็กไฟฟ้า ประกอบด้วยการวางนิ้วหัวแม่มือ นิ้วชี้ และนิ้วกลางเป็นมุมฉาก ในกรณีนี้ นิ้วชี้จะแสดงทิศทางของเส้นสนามแม่เหล็ก นิ้วกลางจะแสดงทิศทางของการเคลื่อนที่ของกระแส และนิ้วหัวแม่มือจะแสดงทิศทางของแรงไฟฟ้าไดนามิก

การประยุกต์ใช้แรงลอเรนซ์

แรงลอเรนซ์และการคำนวณมีการประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติในการสร้างเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์พิเศษทั้งสองอย่าง ได้แก่ แมสสเปกโตรมิเตอร์ ซึ่งใช้ในการระบุอะตอมและโมเลกุล และในการสร้างอุปกรณ์อื่นๆ อีกมากมายที่มีการใช้งานที่หลากหลาย อุปกรณ์ดังกล่าวประกอบด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า ลำโพง และปืนราง

ในบทความ เราจะพูดถึงแรงแม่เหล็กลอเรนซ์ วิธีที่มันกระทำต่อตัวนำ พิจารณากฎทางซ้ายของแรงลอเรนซ์ และโมเมนต์ของแรงที่กระทำต่อวงจรที่มีกระแสไหลผ่าน

แรงลอเรนซ์เป็นแรงที่กระทำต่ออนุภาคมีประจุที่ตกลงสู่สนามแม่เหล็กด้วยความเร็วหนึ่ง ขนาดของแรงนี้ขึ้นอยู่กับขนาดของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กของสนามแม่เหล็ก บี, ประจุไฟฟ้าของอนุภาค ถามและความเร็ว โวลต์ซึ่งอนุภาคตกลงไปในสนาม

วิธีสนามแม่เหล็ก บีมีพฤติกรรมสัมพันธ์กับโหลดแตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากการสังเกตของสนามไฟฟ้า อี- ก่อนอื่นเลยสนาม บีไม่ตอบสนองต่อการโหลด แต่เมื่อโหลดเคลื่อนเข้าสู่สนาม บีแรงจะปรากฏขึ้นซึ่งแสดงด้วยสูตรที่ถือได้ว่าเป็นคำจำกัดความของสนาม บี:

ดังนั้นจึงเป็นที่ชัดเจนว่าสนาม บีทำหน้าที่เป็นแรงตั้งฉากกับทิศทางของเวกเตอร์ความเร็ว วีโหลดและทิศทางเวกเตอร์ บี- สิ่งนี้สามารถแสดงเป็นแผนภาพ:

ในแผนภาพ q มีประจุบวก!

หน่วยของสนาม B สามารถหาได้จากสมการลอเรนซ์ ดังนั้น ในระบบ SI หน่วย B เท่ากับ 1 เทสลา (1T) ในระบบ CGS หน่วยสนามคือ Gauss (1G) 1T = 10 4 ก

สำหรับการเปรียบเทียบ จะมีการแสดงภาพเคลื่อนไหวการเคลื่อนที่ของประจุบวกและประจุลบ

เมื่อลงสนาม บีครอบคลุมพื้นที่ขนาดใหญ่ โดยมีประจุ q เคลื่อนที่ตั้งฉากกับทิศทางของเวกเตอร์ บีทำให้การเคลื่อนไหวมีเสถียรภาพตามเส้นทางวงกลม อย่างไรก็ตามเมื่อเวกเตอร์ โวลต์มีองค์ประกอบขนานกับเวกเตอร์ บีจากนั้นเส้นทางการชาร์จจะเป็นเกลียวตามที่แสดงในภาพเคลื่อนไหว

ลอเรนซ์บังคับให้ตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน

แรงที่กระทำต่อตัวนำที่มีกระแสไหลอยู่นั้นเป็นผลมาจากแรงลอเรนซ์ที่กระทำต่อตัวพาประจุที่เคลื่อนที่ อิเล็กตรอน หรือไอออน หากส่วนไกด์มีความยาว l ดังในรูปวาด

ประจุทั้งหมด Q กำลังเคลื่อนที่ ดังนั้นแรง F ที่กระทำต่อส่วนนี้จะเท่ากับ

ผลหาร Q / t คือค่าของกระแสที่ไหล I ดังนั้นแรงที่กระทำต่อส่วนที่มีกระแสจึงแสดงโดยสูตร

ให้คำนึงถึงการพึ่งพากำลังด้วย เอฟจากมุมระหว่างเวกเตอร์ บีและแกนของเซ็กเมนต์ ความยาวของเซ็กเมนต์ ฉันเป็นกำหนดโดยลักษณะของเวกเตอร์

มีเพียงอิเล็กตรอนเท่านั้นที่เคลื่อนที่ในโลหะภายใต้อิทธิพลของความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้น ไอออนของโลหะยังคงไม่เคลื่อนที่อยู่ในโครงตาข่ายคริสตัล ในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ แอนไอออนและแคตไอออนจะเคลื่อนที่ได้

กฎมือซ้าย แรงลอเรนซ์— การกำหนดทิศทางและการกลับของเวกเตอร์ของพลังงานแม่เหล็ก (ไฟฟ้าไดนามิก)

ถ้ามือซ้ายอยู่ในตำแหน่งที่เส้นสนามแม่เหล็กตั้งฉากกับพื้นผิวด้านในของมือ (เพื่อที่จะทะลุเข้าไปในมือ) และนิ้วทั้งหมด - ยกเว้นนิ้วหัวแม่มือ - ชี้ไปในทิศทางของการไหลของกระแสบวก (กำลังเคลื่อนที่ โมเลกุล) นิ้วหัวแม่มือที่เบี่ยงออกบ่งบอกถึงทิศทางของแรงไฟฟ้าไดนามิกที่กระทำต่อประจุไฟฟ้าบวกที่อยู่ในสนามนี้ (สำหรับประจุลบ แรงจะตรงกันข้าม)

วิธีที่สองในการกำหนดทิศทางของแรงแม่เหล็กไฟฟ้าคือการวางตำแหน่งนิ้วหัวแม่มือ นิ้วชี้ และนิ้วกลางเป็นมุมฉาก ด้วยการจัดเรียงนี้ นิ้วชี้จะแสดงทิศทางของเส้นสนามแม่เหล็ก ทิศทางของนิ้วกลางจะแสดงทิศทางการไหลของกระแส และทิศทางของแรงด้วยนิ้วโป้งด้วย

โมเมนต์ของแรงที่กระทำต่อวงจรที่มีกระแสไหลผ่านในสนามแม่เหล็ก

โมเมนต์ของแรงที่กระทำต่อวงจรที่มีกระแสในสนามแม่เหล็ก (เช่น บนขดลวดในขดลวดของมอเตอร์ไฟฟ้า) ก็ถูกกำหนดโดยแรงลอเรนซ์เช่นกัน หากวงรอบ (ทำเครื่องหมายด้วยสีแดงในแผนภาพ) สามารถหมุนรอบแกนที่ตั้งฉากกับสนาม B และนำกระแสไฟฟ้า I ได้ แรงที่ไม่สมดุลสองแรง F จะปรากฏขึ้นมากระทำที่ด้านข้างของเฟรมขนานกับแกนของการหมุน

แต่กระแสมันเกี่ยวอะไรด้วยละครับ

เพราะเอ็นเอสง ล – จำนวนประจุในปริมาณ สง ล, แล้ว ต่อการชาร์จหนึ่งครั้ง

หรือ

,

(2.5.2)

ลอเรนซ์ ฟอร์ซ – แรงที่กระทำโดยสนามแม่เหล็กต่อประจุบวกซึ่งเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว(นี่คือความเร็วของการเคลื่อนที่ตามลำดับของตัวพาประจุบวก). โมดูลัสแรงลอเรนซ์:

,

(2.5.3)

โดยที่ α คือมุมระหว่าง และ .

จาก (2.5.4) เห็นได้ชัดว่าประจุที่เคลื่อนที่ไปตามเส้นไม่ได้รับผลกระทบจากแรง ()

ลอเรนซ์ เฮนดริก แอนตัน(พ.ศ. 2396-2471) - นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีชาวดัตช์ ผู้สร้างทฤษฎีอิเล็กทรอนิกส์คลาสสิก สมาชิกของ Dutch Academy of Sciences เขาได้สูตรที่เกี่ยวข้องกับค่าคงที่ไดอิเล็กตริกกับความหนาแน่นของไดอิเล็กทริก ให้การแสดงออกของแรงที่กระทำต่อประจุที่เคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็กไฟฟ้า (แรงลอเรนซ์) อธิบายการพึ่งพาการนำไฟฟ้าของสารกับการนำความร้อน และ พัฒนาทฤษฎีการกระจายแสง พัฒนาพลศาสตร์ไฟฟ้าของวัตถุที่เคลื่อนไหว ในปี 1904 เขาได้รับสูตรที่เชื่อมโยงพิกัดและเวลาของเหตุการณ์เดียวกันในระบบอ้างอิงเฉื่อยที่ต่างกันสองระบบ (การแปลงแบบลอเรนซ์)

แรงลอเรนซ์ตั้งฉากกับระนาบที่เวกเตอร์อยู่ และ . ให้มีประจุบวกเคลื่อนที่ ใช้กฎมือซ้ายหรือ« กฎลูกชิ้น"(รูปที่ 2.6)

ทิศทางของแรงสำหรับประจุลบจึงอยู่ตรงกันข้ามกับ กฎมือขวาใช้กับอิเล็กตรอน.

เนื่องจากแรงลอเรนซ์ตั้งฉากกับประจุที่กำลังเคลื่อนที่ กล่าวคือ ตั้งฉาก ,งานที่ทำโดยกองกำลังนี้จะเป็นศูนย์เสมอ . ด้วยเหตุนี้ เมื่อกระทำต่ออนุภาคที่มีประจุ แรงลอเรนซ์จึงไม่สามารถเปลี่ยนพลังงานจลน์ของอนุภาคได้

บ่อยครั้ง แรงลอเรนซ์คือผลรวมของแรงไฟฟ้าและแรงแม่เหล็ก:

,

(2.5.4)

ที่นี่แรงไฟฟ้าเร่งอนุภาคและเปลี่ยนพลังงาน

ทุกวันเราสังเกตเห็นผลกระทบของแรงแม่เหล็กต่อประจุที่เคลื่อนที่บนหน้าจอโทรทัศน์ (รูปที่ 2.7)

การเคลื่อนที่ของลำอิเล็กตรอนไปตามระนาบฉากถูกกระตุ้นโดยสนามแม่เหล็กของขดลวดโก่งตัว หากคุณนำแม่เหล็กถาวรเข้าใกล้ระนาบของหน้าจอ คุณสามารถสังเกตเห็นผลกระทบที่มีต่อลำอิเล็กตรอนได้อย่างง่ายดายจากการบิดเบือนที่ปรากฏในภาพ

การกระทำของแรงลอเรนซ์ในเครื่องเร่งอนุภาคที่มีประจุมีอธิบายไว้โดยละเอียดในส่วน 4.3

กลับ