Физика — 11
1.6. ДВИЖЕНИЕ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ. СИЛА ЛОРЕНЦА
• ВСПОМНИТЕ ПРОЙДЕННОЕ • |
|
• При равномерном движении по окружности модуль центростремительного ускорения материальной точки равен отношению квадрата линейной скорости к радиусу окружности: α = υ2
R
• Сила, с которой магнитное поле действует на движущуюся заряженную частицу, называется силой Лоренца: F
Если заряженная частица влетает в магнитное поле в направлении, перпендикулярном линиям индукции, то сила Лоренца принимает максимальное значение:
FЛ max = qBυ.
Сила Лоренца перпендикулярна векторам её направление определяется правилом левой руки.
• Правило левой руки для определения направления силы Лоренца: левую руку следует расположить в магнитном поле так, чтобы вектор магнитной индукции входил в ладонь, а четыре пальца были направлены по движению положительного заряда (против движения отрицательного заряда), тогда отогнутый на 90° большой палец покажет направление действующей на заряд силы Лоренца.
| ■ | Вблизи Северного и Южного полюсов Земли наблюдаются очень красивые природные явления, называемые “полярным сиянием”.
|
Причиной возникновения полярного сияния является действие магнитного поля Земли на поток заряженных частиц в атмосфере.
|
|
Обе частицы начинают двигаться по окружности.Вопрос 12!
Действие магнитного
поля на проводник с током.
Сила Ампера – сила, с которой магнитное поле действует на проводник с током.
F~I, F~l, F~B, F – зависит от ориентации проводника в магнитном поле.
F = I l B sin a – сила Ампера, если a = 90, тогда Fmax = I B l.
B = Тл (тесла).
Сила Ампера равна произведению вектора магнитной индукции на силу тока, длину участка проводника и на синус угла между магнитной индукцией и участком проводника.
Направление силы Ампера. Его направление определяется правилом левой руки: если левую руку расположить так, чтобы перпендикулярная к проводнику составляющая вектора магнитной индукции входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по направлению тока, то отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление силы, действующей на отрезок проводника. ( Это правило справедливо во всех случаях).
Измерительный
прибор магнитно-электрической системы
устроен следующим образом. На легкой
алюминиевой рамке прямоугольной формы
с прикрепленной к ней стрелкой намотана
катушка.
Рамка укреплена на двух полуосях.
В положении равновесия её удерживают
две тонкие спиральные пружины. Силы
упругости со стороны пружин, возвращающие
катушку в положение равновесия,
пропорциональны углу отклонения стрелки
от положения равновесия. Катушку помещают
между полюсами постоянного магнита с
наконечниками специальной формы. Внутри
катушки расположен цилиндр из мягкого
железа. Такая конструкция обеспечивает
радиальное направление линий магнитной
индукции в той области, где находятся
витки катушки. В результате при любом
положении катушки силы, действующие на
неё со стороны магнитного поля, максимальны
и при неизменной силе тока постоянны.
Силы действуют на катушку со стороны
магнитного поля, поворачивая ее. Катушка
с током поворачивается до тех пор, пока
силы упругости со стороны пружины не
уравновесят силы, действующие на рамку
со стороны магнитного поля. Увеличивая
силу тока в 2 раза, мы обнаруживаем, что
стрелка поворачивается на угол, вдвое
больший. Это происходит потому, что
силы, действующие на катушку со стороны
магнитного поля, прямо пропорциональны
силе тока: F m ~ I.
Громкоговоритель служит для возбуждения звуковых волн под действием переменного электрического тока, меняющегося со звуковой частотой. В электродинамическом громкоговорителе (динамике) используется действие магнитного поля постоянного магнита на переменный ток в подвижной катушке. Первоклассные громкоговорители воспроизводят без значительных искажений звуковые волны в диапазоне 40-15000 Гц. Но такие устройства очень сложны. Поэтому применяют системы из нескольких громкоговорителей, каждый из которых воспроизводит звук в определённом небольшом интервале частот.
Сила Лоренца. Движение заряженных частиц в однородном магнитном поле.
Силу, действующую
на движущуюся заряженную частицу со
стороны магнитного поля, называют силой
Лоренца в честь великого голландского
физика Лоренца, основателя электронной
теории строения вещества.
Fл = q v B sin a – закон Ампера. Сила Лоренца перпендикулярна векторам B и v, и её направление определяется с помощью того же правила левой руки, что и направление силы Ампера. Если левую руку расположить так, чтобы составляющая магнитной индукции, перпендикулярная скорости заряда, входила в ладонь, а четыре пальца были направлены по движению положительного заряда (против движения отрицательного), то отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление действующей на заряд силы Лоренца. Так как сила Лоренца перпендикулярна скорости частицы, то она не совершает работу. Сила Лоренца не меняет кинетическую энергию частицы и, следовательно, модуль её скорости. Под действием силы Лоренца меняется лишь направление скорости частицы.
Если a = 90
градусов, то сила Лоренца изменяет
направление скорости частицы, но не
величину скорости, т.е. сообщает её центр
стремительного ускорения. Частица
движется в магнитном поле по окружности,
радиус которой определяется (Fл = ma) r =
mV/Bq – радиус траектории.
-7 Ом *
с (Гн/ м) – магнитная постоянная.
B = M* M0 * H H и B – сонаправлены.
Магнитное поле однородно, если векторы магнитной индукции его во всех точках одинаковы.
Действие магнитного поля на движущийся заряд широко используют в современной технике. Достаточно упомянуть телевизионные трубки (кинескопы), в которых летящие к экрану электроны отклоняются с помощью магнитного поля, создаваемого особыми катушками.
Другое применение действие магнитного поля нашло в приборах, позволяющих разделять заряженные частицы по их удельным зарядам, т.е. по отношениям заряда частицы к её массе, и по полученным результатам точно определять массы частиц. Такие приборы получили название масс-спектрографов.
электромагнетизм — Как можно определить силу Лоренца для зарядов в состоянии покоя, а также для зарядов в движении?
спросил
Изменено 2 года, 3 месяца назад
Просмотрено 228 раз
$\begingroup$
Мы знаем, что электрическое поле или электрическая сила действует на заряды в состоянии покоя, а магнитная сила действует на заряды в движении.
Но когда мы объединяем эти два, мы получаем то, что мы называем 9.0013 Сила Лоренца. Итак, я хочу знать, как эти две силы могут действовать на один и тот же заряд. Либо должно быть так, что на заряд действует Э.Ф (если в покое), либо М.Ф (если в движении). Итак, почему мы объединяем эти две силы Лоренца. Какая необходимость?
- электромагнетизм
- специальная теория относительности
- силы
- заряд
- инерциальные системы отсчета
$\endgroup$
2
$\begingroup$
В
не должно быть «следует»Либо должно быть так, что на заряд действует Э.Ф (если он покоится), либо М.Ф (если он движется).
А именно, как упоминалось в комментариях, любая электрически заряженная частица испытывает силу электрического поля $\vec{E}$, равную $$\vec{F} = q \vec{E}$$
независимо от того, движется он или нет.
В то же время на заряженную частицу, движущуюся через магнитное поле $\vec{B}$, действует сила
$$\vec{F} = q \vec{v}\times \vec{B},$$
это наблюдаемый факт, как и тот факт, что если частица заряжена, но не движется, она не чувствует магнитного поля.
Итак, по законам Ньютона мы знаем, что силы накладываются друг на друга, то есть общая сила есть сложение сил. Сложение двух вышеупомянутых есть не что иное, как сила Лоренца.
$\endgroup$
1
$\begingroup$
Сила Лоренца определяется как: $$\vec{F}=q\vec{E}+q\vec{v}×\vec{B}$$
Магнитная сила будет действовать на заряд только тогда, когда $\vec{v} \neq 0 $ и угол между скоростью и магнитным полем не является целым числом, кратным $\pi$.
Пока Электрическое поле всегда будет действовать на заряд независимо от его состояния движения.
$\endgroup$
Зарегистрируйтесь или войдите в систему
Зарегистрируйтесь с помощью Google
Зарегистрироваться через Facebook
Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но никогда не отображается
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но не отображается
Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie
.
electromagnetism — Может ли $\mathbf E$-поле, упомянутое в определении силы Лоренца, быть результатом электромагнитной индукции?
спросил
Изменено 2 года, 5 месяцев назад
Просмотрено 128 раз
$\begingroup$
(Я только начинаю разбираться в этом материале, поэтому вопрос может показаться глупым). Уравнение для силы Лоренца: $\mathbf F=q(\mathbf E + \mathbf v \times \mathbf B)$ описывает силу, действующую на электрический заряд $q$. На заряд действует как электрическое поле, так и магнитное поле (если он движется относительно магнитного поля). Но следует ли понимать, что электрическое поле $\mathbf E$, фигурирующее в приведенном выше уравнении, , а не , может быть результатом электромагнитной индукции?
Я спрашиваю об этом, потому что полагаю, что то, как магнитное поле влияет на заряженную частицу, полностью отражено во втором дополнении к определению силы Лоренца, т.
е. $(\mathbf v \times \mathbf B)$, в то время как электрическое поле $\mathbf E$ в уравнении относится только к электрическому полю из-за распределения зарядов. Я прав или я что-то упускаю? И если да, то можем ли мы сказать, что полная сила, действующая на заряженную частицу, равна просто $q\mathbf E$, если мы определим E , учитывая также электрическое поле, создаваемое изменяющимся магнитным полем (или способ воздействия на электрическое поле)? И если я ошибаюсь, значит ли это, что магнитное поле действует на заряженную частицу двояко: во-первых, создавая электрическое поле, и во-вторых, так, как это описывает сила Лоренца? (но этот второй вариант мне кажется неправильным).
- электромагнетизм
- магнитные поля
- электрические поля
$\endgroup$
$\begingroup$
Выражение силы Лоренца включает сумм $\mathbf{E}$ и сумм $\mathbf{B}$.
Иногда может возникнуть ситуация, когда вы начинаете только с ненулевого $\mathbf{E}$ или $\mathbf{B}$, но изменяя его значение, обязательно делаете другое поле ненулевым по индукции. В этом случае и $\mathbf{E}$, и $\mathbf{B}$ будут отличны от нуля и оба вносят свой вклад в силу Лоренца. На самом деле не имеет смысла говорить, что «этот $\mathbf{E}$ равен на самом деле из изменение $\mathbf{B}$, так что это не считается». Поля не отслеживают, откуда они взялись, они просто имеют свои значения.
Вы можете спросить: не имеет значения Это делает электромагнетизм довольно сложным?В конце концов, изменение $\mathbf{B}$ может вызвать изменение $\mathbf{E}$, которое, в свою очередь, может вызвать изменение $\mathbf{B}$, и так далее до бесконечности .Действительно ли нам нужно учитывать все эти сложности, чтобы вычислить силу? Да, нужно! Во вводных учебниках вы обычно рассматриваете ситуации, когда высшие члены малы и, следовательно, ими можно пренебречь, но в общем случае это неверно.
