Pangunahin agham

Pisika sa puwersang Lorentz

Pisika sa puwersang Lorentz
Pisika sa puwersang Lorentz

Video: Tutorial Listrik Statis - Gaya Lorentz 2024, Setyembre

Video: Tutorial Listrik Statis - Gaya Lorentz 2024, Setyembre
Anonim

Lorentz lakas, ang lakas exerted sa isang sisingilin tinga q paglipat na may bilis v pamamagitan ng isang electric E at magnetic field B. Ang buong electromagnetic force F sa charged particle na tinatawag na Lorentz lakas (pagkatapos ng Dutch pisisista Hendrik A. Lorentz) at ito ay ibinigay sa pamamagitan ng F = q E + q v × B.

Ang unang term ay naiambag ng larangan ng kuryente. Ang pangalawang term ay ang magnetic force at may direksyon patayo sa parehong bilis at magnetic field. Ang magnetic puwersa ay proporsyonal sa q at sa kalakhan ng mga vector krus produktong v × B. Sa mga tuntunin ng anggulo ϕ sa pagitan ng v at B, ang laki ng puwersa ay katumbas ng qvB sin ϕ. Ang isang kawili-wiling resulta ng puwersa ng Lorentz ay ang paggalaw ng isang sisingilin na butil sa isang pantay na patlang na magnetic. Kung v ay patayo sa B (ibig sabihin, na may anggulo ϕ sa pagitan ng v at Bng 90 °), ang maliit na butil ay susundan ng isang pabilog na tilapon na may radius ng r = mv / qB. Kung ang anggulo ϕ ay mas mababa sa 90 °, ang partidong orbit ay magiging isang helix na may isang axis na kahanay sa mga linya ng bukid. Kung ang ϕ ay zero, walang magnetic na puwersa sa butil, na magpapatuloy na ilipat ang hindi natukoy sa mga linya ng patlang. Ang mga singil na mga accelerator ng butil tulad ng mga cyclotron ay gumagamit ng katotohanan na ang mga particle ay lumipat sa isang pabilog na orbit kapag ang mga v at B ay nasa tamang anggulo Para sa bawat rebolusyon, ang isang maingat na na-time na larangan ng kuryente ay nagbibigay ng mga particle ng karagdagang enerhiya ng kinetic, na ginagawang paglalakbay sa mga ito sa mas malaking mga orbit. Kapag nakuha ng mga partikulo ang ninanais na enerhiya, kinuha sila at ginagamit sa isang iba't ibang mga paraan, mula sa pangunahing pag-aaral ng mga katangian ng bagay hanggang sa medikal na paggamot ng kanser.

Ang magnetic force sa isang gumagalaw na singil ay inihayag ang tanda ng mga carriers sa isang conductor. Ang isang kasalukuyang dumadaloy mula kanan hanggang kaliwa sa isang conductor ay maaaring maging resulta ng mga positibong carrier na singil na lumilipat mula kanan hanggang kaliwa o negatibong singil na lumilipat mula kaliwa hanggang kanan, o ilang kombinasyon ng bawat isa. Kapag ang isang konduktor ay inilagay sa isang B field na patayo sa kasalukuyang, magnetic puwersa sa parehong mga uri ng mga carrier singil ay nasa parehong direksyon. Ang puwersa na ito ay nagbibigay ng isang maliit na potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng mga panig ng conductor. Kilala bilang epekto ng Hall, ang kababalaghan na ito (natuklasan ng Amerikanong pisisista na si Edwin H. Hall) ay nagreresulta kapag ang isang electric field ay nakahanay sa direksyon ng magnetic force. Ang epekto ng Hall ay nagpapakita na ang mga electron ay namumuno sa pagpapadaloy ng kuryente sa tanso. Sa sink, gayunpaman, ang pagpapadaloy ay pinangungunahan ng paggalaw ng mga positibong tagadala ng singil. Ang mga elektron sa sink na nasasabik mula sa mga butas ng band ng valence, na mga bakante (ibig sabihin, hindi natapos na mga antas) na kumikilos tulad ng mga positibong tagadala ng singil. Ang paggalaw ng mga butas na ito ay para sa karamihan ng pagpapadaloy ng koryente sa sink.

Kung ang isang wire na may kasalukuyang i ay inilalagay sa isang panlabas na magnetic field B, paano ang puwersa sa kawad ay depende sa oryentasyon ng kawad? Dahil ang isang kasalukuyang kumakatawan sa isang kilusan ng mga singil sa kawad, ang puwersa ng Lorentz ay kumikilos sa mga gumagalaw na singil. Dahil ang mga singil na ito ay nakasalalay sa conductor, ang mga magnetic na puwersa sa mga gumagalaw na singil ay inilipat sa wire. Ang puwersa sa isang maliit na haba d l ng kawad ay nakasalalay sa orientation ng kawad na may paggalang sa bukid. Ang laki ng puwersa ay ibinibigay ng id lB sin ϕ, kung saan ϕ ang anggulo sa pagitan ng B at d l. Walang puwersa kapag ang ϕ = 0 o 180 °, pareho ng tumutugma sa isang kasalukuyang kasabay ng isang direksyon na kahanay sa bukid. Ang lakas ay nasa isang maximum kapag ang kasalukuyang at larangan ay patayo sa bawat isa. Ang puwersa ay ibinibigay byd F = id l × B.

Muli, ang vector krus produkto nagsasaad ng isang direksyon na patayo sa parehong d l at B.