Сила Лоренца Сила Лоренца – сила, с которой магнитное поле действует на движущуюся электрически заряженную частицу. 1) Точка приложения – движущаяся заряженная частица (заряд). 2) Направление силы Лоренца определяется правилом левой руки: если левую руку расположить так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, а четыре вытянутых пальца совпадали с направлением движения положительного заряда (против движения отрицательного), то отогнутый под прямым углом в плоскости ладони большой палец покажет направление действия силы Лоренца.

Сила Лоренца всегда перпендикулярна вектору скорости движения заряда. Такая сила не совершает работы, т. е. сила Лоренца не может изменить модуля скорости заряда. Она лишь сообщает заряду нормальное (центростремительное) ускорение и меняет направление его движения. Если заряд движется перпендикулярно линиям однородного магнитного поля, то его траектория – окружность.

Модуль силы Лоренца может быть выражен из модуля силы Ампера: Где В – модуль вектора магнитной индукции, q – величина заряда, υ – модуль скорости заряда, α – угол между направлением вектора магнитной индукции и вектора скорости заряда.

Применение силы Лоренца масс-спектрометр - устройство, с помощью которого можно измерять массы ионов или ядер различных атомов. Ионы, вылетающие из источника S, проходят через несколько разгоняющих электродов. Затем они попадают в фильтр скоростей, где движутся во взаимно перпендикулярных однородных электрическом и магнитном полях. Если действия на заряд электрической и магнитной сил скомпенсированы, то частица равномерно и прямолинейно пролетает фильтр. Далее частицы с одним и тем же значением скорости попадают в камеру, в которой создано однородное магнитное поле. Там частицы движутся по окружности, радиус которой зависит от её удельного заряда.

Применение силы Лоренца Циклотрон – ускоритель тяжелых частиц (протонов, ионов). Между полюсами сильного электромагнита помещается вакуумная камера, в которой находятся два электрода в виде полых металлических полуцилиндров (дуантов). К дуантам приложено переменное электрическое напряжение, частота которого равна частоте обращения заряда. Заряженные частицы испускаются в центре камеры. Внутри дуантов частицы движутся под действием силы Лоренца по полуокружностям, радиус которых растет по мере увеличения энергии частиц. Каждый раз, когда частица пролетает через зазор между дуантами, она ускоряется электрическим полем.

Если скорость частицы не перпендикулярна вектору магнитной индукции, то такая частица будет двигаться в однородном магнитном поле по спирали. Радиус спирали R будет зависеть от модуля составляющей скорости, перпендикулярной магнитному полю, а шаг спирали h – от модуля составляющей скорости, параллельной полю.