Сила Лоренца

Магнитное поле действует только на движущийся заряд. Силой Лоренца называют силу Fл, действующую в магнитном поле на электрический заряд q, движущийся в пространстве со скоростью.

Связь тока в проводнике с характеристиками носителей I = Q / t Q = q N N = n V V = v t S I = q n v t S / t I = q n v S

Сила Ампера

Связь между силой Лоренца и силой Ампера Fл = Fа / N Fл = BIL sinα / N Fл = B qvnS L sinα / N Fл = B qvN sinα / N Fл = B qv sinα FаFа Fлоренца

Направление силы Лоренца определяется правилом левой руки

Сила Лоренца

При движении заряженной частицы в магнитном поле сила Лоренца работы не совершает. Поэтому модуль вектора скорости при движении частицы не изменяется.

Движение заряженной частицы в магнитном поле перпендикулярно B

Движение заряженной частицы в магнитном поле под углом к B Такая частица будет двигаться в однородном магнитном поле по спирали. При этом радиус спирали R зависит от модуля перпендикулярной магнитному полю составляющей υ а шаг спирали p – от модуля продольной составляющей υ ||

Движение потока электронов в магнитном поле.

Применение силы Лоренца

Циклотрон.

Период обращения частицы в однородном магнитном поле равен Циклотронная частота не зависит от скорости Заряженная частица ускоряется электрическим полем, а удерживается на траектории магнитным полем.

Электронно-лучевая трубка.

Селектор скоростей. Частицы движутся в скрещенных однородных электрическом и магнитном полях. Если электрическая сила скомпенсирована силой Лоренца, частица будет двигаться равномерно и прямолинейно. При заданных значениях электрического и магнитного полей селектор выделит частицы, движущиеся со скоростью υ = E / B.

Масс – спектрометр. Можно измерять массы заряженных частиц – ионов или ядер различных атомов. Используются для разделения изотопов, то есть ядер атомов с одинаковым зарядом, но разными массами.

Масс – спектрометр. Траектории частиц представляют собой окружности радиусов R = mυ / qB'. Измеряя радиусы траекторий при известных значениях υ и B' можно определить отношение q / m. В случае изотопов (q 1 = q 2 ) масс- спектрометр позволяет разделить частицы с разными массами.

Магнитная «бутылка» или ловушка. Заряженные частицы не выходят за пределы «бутылки». Используется для удержания плазмы в управляемом термоядерном синтезе.

Радиационные пояса Земли. Быстрые заряженные частицы от Солнца попадают в магнитные ловушки радиационных поясов.

Радиационные пояса Земли.

Частицы могут покидать пояса в полярных областях и вторгаться в верхние слои атмосферы, вызывая полярные сияния.

Эффект Холла. Возникновение в проводнике или полупроводнике с током, находящемся в магнитном поле, поперечной разности потенциалов. Причиной является отклонение электронов, движущихся в магнитном поле под действием силы Лоренца.

МГД - генератор. Работа основана на эффекте Холла.