Сила Лоренца — FizikaKlass.ru
Магнитное поле действует на проводник с током потому, что оно действует на движущиеся заряженные частицы в этом проводнике.
Силу, действующую со стороны магнитного поля на заряженную частицу, называют силой Лоренца.
Направление силы Лоренца, действующей на положительно заряженную частицу, находят с помощью того же правила, что и направление силы Ампера, то есть правила левой руки (рис. 13.4). Это связано с тем, что за направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц.
На отрицательно заряженные частицы, движущиеся в том же направлении, что и положительные, сила Лоренца действует в противоположном направлении, поэтому при движении в магнитном поле положительно и отрицательно заряженные частицы поворачивают в противоположные стороны.
Это используют, например, для определения электрического заряда частиц, вылетающих при распадах атомных ядер (см.
| Рис. 13.4. Направление силы Лоренца : если раскрытую ладонь левой руки расположить так, чтобы вектор магнитной индукции входил в ладонь, а четыре вытянутых пальца указывали направление скорости положительно заряженной частицы, то отогнутый в плоскости ладони большой палец покажет направление силы, действующей на частицу. |
Расчеты показывают, что модуль силы Лоренца
Сила Лоренца направлена перпендикулярно скорости частицы и вектору магнитной индукции. Поэтому если частица влетает в магнитное поле перпендикулярно вектору магнитной индукции, то под действием силы Лоренца она будет двигаться по окружности в плоскости, перпендикулярной вектору
При этом сила Лоренца играет роль центростремительной силы, так что где — радиус окружности.
Отсюда
| Лабораторная работа «Движение частицы в магнитном поле». |
Статьи энциклопедии
- Сила Лоренца
Электродинамика. 2014
← Применение силы Ампера 4. Линии магнитной индукции→
Урок физики на тему «Сила Лоренца». 10-й класс
- Валлерштейн Галина Георгиевна, учитель физики
org/BreadcrumbList»> Разделы: ФизикаКласс: 10
Цели урока:
- продолжить изучение темы силы Лоренца;
- продолжить формирование естественнонаучных представлений по изучаемой теме;
- создавать условия для формирования познавательного интереса, активности учащихся;
- способствовать развитию конвергентного мышления;
- формирование коммуникативного общения.
Оборудование: интерактивный комплекс SMART Board Notebook, на каждом столе лежит “Сборник по физике” Г. Н. Степановой.
Метод ведения урока: беседа с
использованием интерактивного комплекса SMART Board
Notebook.
План урока:
- Оргмомент
- Проверка знаний, их актуализация (методом фронтального опроса)
- Изучение нового материала (каркасом нового материала является презентация)
- Закрепление
- Рефлексия
Ход урока
Сила Лоренца
На проводник с током в магнитном поле действует сила Лоренца. Силой Лоренца называют силу, действующую на движущийся со скоростью заряд q со стороны магнитного поля.
Сила Лоренца равна произведению вектора магнитной индукции, заряда частицы, скорости движения этой частицы и угла (альфа) между вектором магнитной индукции и скоростью частицы .
Хендрик Лоренц – голландский ученый. Вывел выражение для этой силы в 1892 году.
Направление силы Лоренца определяется с
помощью правила левой руки для положительного
заряда: если левую руку расположить так, чтобы
магнитные силовые линии входили в ладонь, а
четыре пальца, сложенные вместе, показывали
напраление скорости движения положительного
заряда, то отогнутый на 90 градусов большой палец
покажет направление силы Лоренца.
Если скорость перпендикулярна индукции, то движение идет по окружности.
Если скорость под углом а, то движение идет по винтовой линии.
Циклатрон – это устройство, в котором разгоняются частицы; предназначен для ускорения протонов.
Масс-спектрограф – прибор для измерения атомных и молекулярных масс. Действие масс-спектрографа основано на разделении по значениям масс предварительно ионизированных атомов и молекул в магнитном или электрическом полях.
Прибор представляет собой откачанный до
высокой степени разреженности сосуд, помещённый
в магнитное или электрическое поле.
Предварительно ионизированные частицы, попадая
в сосуд, движутся по закруглённым траекториям,
радиус которых зависит от отношения заряда к
массе. Т.о. они описав полукруг в сосуде, они
попадают на фотопластинку в разных местах.
Магнитное поле Земли – это магнитное поле, генерируемое внутриземными источниками. Наука, изучающая его, называется геомагнетизмом. Оно находится от Земли на расстоянии трех ее радиусов; эта область называется плазмосферой Земли. Заметное влияние на магнитное поле оказывают токи в ионосфере (100 км и выше). Плазма удерживается магнитным полем Земли, но е состояние определяется взаимодействием магнитного поля с солнечным ветром, чем и объясняется связь магнитных бурь на Земле с солнечными вспышками.
Смещение магнитных полюсов регистрируется с 1885
года.
За последние 100 лет магнитный полюс в Южном
полушарии переместился почти на 900 км и вышел в
Южный океан. Новейшие данные по состоянию
арктического магнитного полюса показали, что с
1973 по 1984 год его пробег составил 120 км, а по 1994 год
– 150 км. По данным на начало 2007 года, скорость
дрейфа северного магнитного полюса увеличилась
с 10 км/год до 60 км/год.
Презентация.
2.1: Сила Лоренца — Физика LibreTexts
- Последнее обновление
- Сохранить как PDF
- Идентификатор страницы
- 24775
- Стивен В.
Эллингсон - Политехнический институт и университет штата Вирджиния через Инициативу открытых образовательных библиотек штата Вирджиния
ЭллингсонСила Лоренца — это сила, с которой сталкивается заряд в присутствии электрического и магнитного полей.
Рассмотрим частицу, имеющую заряд \(q\). Сила \({\bf F}_e\), испытываемая частицей в присутствии напряженности электрического поля \({\bf E}\), равна
\[{\bf F}_e = q{\bf E} \не число \]
Сила \({\bf F}_m\), действующая на частицу в присутствии плотности магнитного потока \({\bf B}\), равна
\[{\bf F}_m = q{\bf v} \times {\bf B} \nonumber \]
, где \({\bf v}\) — скорость частицы. Сила Лоренца, действующая на частицу, представляет собой просто сумму этих сил; то есть
\[\begin{align} {\bf F} &= {\bf F}_e + {\bf F}_m \nonumber \\ &= q\left({\bf E} + {\bf v} \ раз {\bf B} \right) \label{m0015_eLF}\end{align} \]
Термин «сила Лоренца» — это просто краткий способ обозначения объединенных вкладов электрического и магнитного полей.
Обычно концепция силы Лоренца применяется при анализе движения заряженных частиц в электромагнитных полях. Сила Лоренца заставляет заряженные частицы совершать различные вращательные («циклотронные») и поступательные («дрейфовые») движения. Это показано на рисунках \(\PageIndex{1}\) и \(\PageIndex{2}\).
Рисунок \(\PageIndex{1}\): Движение частицы, несущей ( слева ) положительный заряд и ( справа ) отрицательный заряд. Верх : Магнитное поле направлено на наблюдателя; нет электрического поля. Внизу : Магнитное поле направлено на зрителя; электрическое поле ориентировано, как показано на рисунке. (CC BY 2.5; Станнерд) Рисунок \(\PageIndex{2}\): Электроны движутся по кругу в магнитном поле ( циклотронное движение ). Электроны производятся электронной пушкой внизу, состоящей из горячего катода, металлической пластины, нагретой нитью накаливания, так что она испускает электроны, и металлического анода под высоким напряжением с отверстием, которое ускоряет электроны в пучок.
Обычно электроны невидимы, но в трубке осталось достаточно воздуха, чтобы молекулы воздуха светились розовым при ударе быстро движущихся электронов. (CC BY-SA 4.0; М. Биэк)Дополнительное чтение:
- «Сила Лоренца» в Википедии.
Эта страница под названием 2.1: Lorentz Force распространяется в соответствии с лицензией CC BY-SA, автором, ремиксом и/или куратором выступил Стивен У. Эллингсон (Инициатива открытого образования технических библиотек Вирджинии).
- Наверх
- Была ли эта статья полезной?
- Тип изделия
- Раздел или Страница
- Автор
- Стивен В. Эллингсон
- Лицензия
- CC BY-SA
- Показать оглавление
- нет
- Включено
- да
- Теги
- сила Лоренца
- источник[1]-eng-19547
Перемещение электрического заряда в магнитном поле; Сила Лоренца
Рисунок 1
В этой демонстрации нить накала создает электронный пучок, который отклоняется небольшой пластиной.
Две катушки Гельмгольца используются для создания магнитного поля, которое изгибает электронный пучок в виде спирали, управляемой силой Лоренца (рис. 1).
Материалы:
Рисунок 2
- Трубчатый аппарат Teltron с двумя катушками Гельмгольца (рисунок 2)
- Блок питания с максимальным напряжением 200 В и током до 25 мА
- BK Прецизионный источник питания
- Шесть банановых кабелей
Демонстрация:
Подключите прецизионный источник питания BK к катушкам Гельмгольца с помощью бананового кабеля. Подключите клемму B+ источника питания с максимальным напряжением 200 В к клемме трубки Teltron с маркировкой «электроды», обозначающей отклоняющую пластину. Подключите клемму 6,3 В источника питания с максимальным напряжением 200 В к клемме с маркировкой «нагреватель» с указанием нити накала (см. рис. 2)
Включить блок питания 200 В макс. в режим «дежурный»; это запустит обогреватель.
Через одну минуту нить накала должна начать светиться оранжевым цветом. Если он не светится оранжевым, возможно, трубка Teltron ослаблена; попробуй проверить соединение.
Теперь проверьте выход B+ (электроды), чтобы увидеть, формируется ли электронный пучок, повернув ручку источника питания из режима ожидания в положение «включено», убедившись, что напряжение ниже 200 В, чтобы не сжечь нить накала.
Включите блок питания БК и пропустите через катушки Гельмгольца ток силой 0-5 А. Должен появиться круговой узор. Вы можете отрегулировать ток, чтобы изменить диаметр круга, и можете вращать лучевую трубку, чтобы создать спираль.
Пояснение:
Сила Лоренца описывает силу, действующую на заряд, движущийся через электромагнитное поле. Когда электрон движется через электрическое поле E и магнитное поле B с вектором скорости v , к электрону прилагается сила F , как показано на рисунке 3.
F = q( E + B × v )
Рисунок 3 – Пучок электронов, проходящий через магнитное поле, B , указывая на страницу. Когда электроны проходят через точку x = 0, их траектория изгибается в направлении + y магнитным полем.
В этой демонстрации мы используем трубку Teltron, заполненную газообразным гелием низкой плотности. Трубка Teltron состоит из нити накала, расположенной в полом металлическом цилиндре или наперстке, который вырабатывает электроны, нагреваясь от нити. Электроны выбрасываются, в основном блокируясь металлической пластиной, однако небольшая щель позволяет проходить пучку электронов (см. рис. 4). Электроны будут двигаться прямолинейно, если нет внешнего магнитного поля.
Рисунок 4. Трубка Teltron без магнитного поля.
Рисунок 5. Трубка Teltron с магнитным полем, направленным на страницу из-за катушек Гельмгольца.
Теперь включим катушки Гельмгольца.
