12.06.2020 13:38
for all
8 views
    
rating - | no usr.
 © Поліанна М

Сила Лоренца. Вияви сили Лоренца в природі, застосування в техніці

Сила Лоренца. Вияви сили Лоренца в природі, застосування в техніці

У свій час Андре-Марі Ампер довів, що при наявності в провіднику електричного струму, який помістили в магнітне поле, він взаємодіє з силами цього поля. Зважаючи, що електричний струм – це, як відомо у років фізики, впорядкований рух заряджених частинок (в провіднику – електронів), можна припустити, що електромагнітні поля подібним чином діють також на окремо взяту заряджену частинку (електрон). Все правильно, це дійсно так відбувається. На точковий заряд діє так звана «сила Лоренца».

Визначення і формула сили Лоренца

У школі дуже часто показують дослід з магнітом і залізними ошурками на скляному екрані. Якщо розташувати магніт під ним і злегка потрясти, то ошурки вишикуються по лініях, які прийнято називати лініями магнітної індукції. Говорячи простими словами, це силове поле магніту, яке оточує його подібно кокону. Воно замкнуто саме на себе, тобто не має ні початку, ні кінця, але завжди спрямоване від південного полюса до північного.

Якби в нього влетіла заряджена частинка, то поле впливало б на неї дуже цікавим чином. Вона б не загальмувалася і не прискорилася, а всього лише відхилилася в сторону. Чим вона швидше і чим сильніше поле, тим більше на неї діяла би ця сила. Її назвали силою Лоренца в честь нідерландського вченого фізика Гендріка Лоренца (1853-1928 рр.), котрий вперше відкрив цю властивість магнітного поля у 1895 р.

Обчислити цю силу можна за слідкуючою формулою:

Формула для обчислення сили Лоренца

Ще одним наслідком властивостей цього явища є той факт, що вона не робить ніякої роботи. Тобто вона не віддає і не забирає енергію у частинки, а лише змінює напрямок її руху.

Напрямок сили Лоренца. Правило лівою руки

Вчені помітили, що є певна закономірність між тим, як частка влітає в магнітне поле і тим, куди воно її відхиляє. Щоб її було легше запам`ятати, вони розробили спеціальне мнемонічне правило. Для його запам`ятовування потрібно зовсім небагато зусиль, адже в ньому використовується те, що завжди під рукою – рука. Точніше, ліва долоня, в честь якої воно зветься як «правило лівої руки».

Правило лівої руки

Отже, долоня повинна бути розкрита, чотири пальці дивляться вперед, великий палець відігнутий в сторону. Кут між ними становить 90 градусів. Тепер необхідно представити, що магнітний потік являє собою стрілу, яка впивається в долоню з внутрішньої сторони і виходить з протилежної, пронизуючи її наскрізь. Пальці при цьому дивляться туди ж, куди летить уявна частка (позитивно заряджена). В такому випадку великий палець покаже, куди вона відхилиться.

Важливо відзначити, що правило лівої руки діє тільки для частинки зі знаком «плюс». Щоб дізнатися, куди відхилиться негативний заряд, потрібно чотири пальці направити в сторону, звідки летить частка. Всі інші маніпуляції залишаються такими ж.

Сила Лоренца в природі і техніці

Найяскравіша ілюстрація цього ефекту взаємодії магнітного поля і заряджених частинок – це північне сяйво. Магнітне поле, що оточує нашу планету, відхиляє заряджені частинки, що прилітають від Сонця. Але так як воно саме на магнітних полюсах Землі найбільш слабке, то саме тут проникають в атмосферу заряджені частинки, викликаючи її свічення.

В техніці використання сили Лоренца теж присутнє. Наприклад, доцентрове прискорення, яке надається часткам, використовується в електричних машинах – електродвигунах. Хоча доречніше тут говорити про силу Ампера – загальному прояві сили Лоуренса, яка впливає на провідник в цілому.

Сили Ампера і Лоренца

Принцип дії прискорювачів елементарних частинок також заснований на цій властивості електромагнітного поля. Надпровідні електромагніти відхиляють частки від прямолінійного руху, змушуючи їх рухатися по колу.


Поліанна М цікавиться

  • Хочете залишити відгук про прочитане?
  • Відгук

Обговорення

Візьміть участь в обговоренні

  • Поскаржитись
Коментар відвідувача стає доступним для ознайомлення лише з дозволу Редактора