Лоренцын хүчний томъёо. Лоренцын хүч, тодорхойлолт, томьёо, физик утга Лоренцын хүч si

Гадны цахилгаан соронзон орон дээр хөдөлж буй цахилгаан цэнэг дээр ажилладаг хүч үүсэх

Хөдөлгөөнт дүрс

Тодорхойлолт

Лоренцын хүч нь гадаад цахилгаан соронзон орон дотор хөдөлж буй цэнэгтэй бөөмд үйлчлэх хүч юм.

Лоренцын хүчний (F) томъёог анх H.A-ийн туршилтын баримтуудыг нэгтгэн гаргаж авсан. Лоренц 1892 онд "Максвелийн цахилгаан соронзон онол ба түүнийг хөдөлж буй биетүүдэд хэрэглэх нь" хэмээх бүтээлдээ танилцуулсан. Энэ нь иймэрхүү байна:

F = qE + q, (1)

энд q нь цэнэгтэй бөөмс;

E - цахилгаан талбайн хүч;

B нь цэнэгийн хэмжээ, хөдөлгөөний хурдаас үл хамаарах соронзон индукцийн вектор;

V нь F ба B утгыг тооцоолох координатын системтэй харьцуулахад цэнэглэгдсэн бөөмийн хурдны вектор юм.

Тэгшитгэлийн баруун талд байгаа эхний нэр томъёо нь F E \u003d qE цахилгаан талбар дахь цэнэгтэй бөөм дээр үйлчлэх хүч, хоёр дахь нэр томъёо нь соронзон орон дээр ажиллах хүч юм.

F m = q. (2)

Формула (1) нь бүх нийтийнх юм. Энэ нь тогтмол ба хувьсах хүчний талбар, түүнчлэн цэнэглэгдсэн бөөмийн хурдны аль ч утгын хувьд хүчинтэй. Энэ нь цахилгаан соронзон орны тэгшитгэлийг цэнэглэгдсэн бөөмсийн хөдөлгөөний тэгшитгэлтэй холбох боломжийг олгодог тул электродинамикийн чухал хамаарал юм.

Харьцангуй бус ойролцоо тооцоололд F хүч нь бусад хүчний нэгэн адил инерциал тооллын системийн сонголтоос хамаардаггүй. Үүний зэрэгцээ хурдны өөрчлөлтөөс шалтгаалан нэг жишиг хүрээнээс нөгөөд шилжих үед Лоренцын хүчний соронзон бүрэлдэхүүн F m өөрчлөгддөг тул F E цахилгаан бүрэлдэхүүн хэсэг мөн өөрчлөгдөнө. Үүнтэй холбогдуулан F хүчийг соронзон ба цахилгаанд хуваах нь зөвхөн лавлагааны системийн заалттай холбоотой юм.

Скаляр хэлбэрээр илэрхийлэл (2) нь дараах хэлбэртэй байна.

Fм = qVBsina , (3)

Энд a нь хурд ба соронзон индукцийн векторуудын хоорондох өнцөг юм.

Ийнхүү бөөмийн хөдөлгөөний чиглэл нь соронзон оронтой перпендикуляр (a = p /2) байвал Лоренцын хүчний соронзон хэсэг хамгийн их байх ба хэрэв бөөмс B талбайн чиглэлийн дагуу хөдөлвөл тэг болно (a = 0) .

Соронзон хүч F m нь векторын бүтээгдэхүүнтэй пропорциональ, өөрөөр хэлбэл. энэ нь цэнэгтэй бөөмийн хурдны вектортой перпендикуляр тул цэнэг дээр ямар ч ажил хийдэггүй. Энэ нь тогтмол соронзон оронд соронзон хүчний үйлчлэлээр зөвхөн хөдөлж буй цэнэгтэй бөөмийн траекторийг нугалж байгаа боловч бөөмс хэрхэн хөдөлж байгаагаас үл хамааран түүний энерги нь үргэлж өөрчлөгддөггүй гэсэн үг юм.

Эерэг цэнэгийн соронзон хүчний чиглэлийг вектор бүтээгдэхүүний дагуу тодорхойлно (Зураг 1).

Соронзон орон дахь эерэг цэнэг дээр үйлчлэх хүчний чиглэл

Цагаан будаа. нэг

Сөрөг цэнэгийн (электрон) хувьд соронзон хүч нь эсрэг чиглэлд чиглэгддэг (Зураг 2).

Соронзон орон дахь электронд үйлчлэх Лоренцын хүчний чиглэл

Цагаан будаа. 2

Соронзон орон В нь зурагтай перпендикуляр уншигч руу чиглэнэ. Цахилгаан орон байхгүй.

Хэрэв соронзон орон нь жигд бөгөөд хурдтай перпендикуляр чиглүүлсэн бол m масстай цэнэг тойрог хэлбэрээр хөдөлдөг. R тойргийн радиусыг дараах томъёогоор тодорхойлно.

бөөмийн хувийн цэнэг хаана байна.

Хэрэв бөөмийн хурд нь вакуум дахь гэрлийн хурдаас хамаагүй бага байвал бөөмийн эргэлтийн хугацаа (нэг эргэлтийн хугацаа) хурдаас хамаардаггүй. Үгүй бол релятивист массын өсөлтөөс болж бөөмийн эргэлтийн хугацаа нэмэгддэг.

Харьцангуй бус бөөмийн хувьд:

бөөмийн хувийн цэнэг хаана байна.

Нэг жигд соронзон орон дахь вакуумд хурдны вектор нь соронзон индукцийн вектор (a№p /2) перпендикуляр биш бол Лоренцын хүчний нөлөөн дор цэнэглэгдсэн бөөмс (түүний соронзон хэсэг) мушгиа дагуу хөдөлдөг. тогтмол хурд V. Энэ тохиолдолд түүний хөдөлгөөн нь B соронзон орны чиглэлийн дагуу хурдтай жигд шулуун хөдөлгөөн, хурдтай B талбайд перпендикуляр хавтгайд жигд эргэх хөдөлгөөнөөс бүрдэнэ (Зураг 2).

В-тэй перпендикуляр хавтгай дээрх бөөмийн траекторын проекц нь радиусын тойрог юм.

бөөмийн хувьсгалын үе:

Соронзон талбайн B дагуу бөөмийн T хугацаанд явах h зайг (мушгиа траекторийн алхам) дараах томъёогоор тодорхойлно.

h = Vcos a T. (6)

Спираль тэнхлэг нь талбайн В чиглэлтэй давхцаж, тойргийн төв нь хүчний талбайн шугамын дагуу хөдөлдөг (Зураг 3).

Өнцөгөөр нисч буй цэнэглэгдсэн бөөмийн хөдөлгөөн a№p /2 соронзон орон руу B

Цагаан будаа. 3

Цахилгаан орон байхгүй.

Хэрэв цахилгаан орон E нь 0 бол хөдөлгөөн нь илүү төвөгтэй байдаг.

Тодорхой тохиолдолд Е ба В векторууд параллель байвал соронзон оронтой параллель хурдны бүрэлдэхүүн хэсэг V 11 нь хөдөлгөөний явцад өөрчлөгддөг бөгөөд үүний үр дүнд мушгиа траекторийн алхам (6) өөрчлөгддөг.

E ба B параллель биш тохиолдолд бөөмийн эргэлтийн төв нь дрейф гэж нэрлэгддэг В талбарт перпендикуляр хөдөлдөг. Зөрөх чиглэлийг вектор бүтээгдэхүүнээр тодорхойлдог бөгөөд цэнэгийн тэмдгээс хамаарахгүй.

Хөдөлгөөнт цэнэглэгдсэн хэсгүүдэд соронзон орны нөлөөлөл нь дамжуулагчийн хөндлөн огтлолын дагуу гүйдлийг дахин хуваарилахад хүргэдэг бөгөөд энэ нь термомагнит ба гальваномасронзон үзэгдлүүдэд илэрдэг.

Энэ нөлөөг Голландын физикч Х.А. Лоренц (1853-1928).

Хугацаа

Эхлэх хугацаа (-15-аас -15 хүртэл бүртгүүлэх);

Насан туршийн хугацаа (лог tc 15-15);

Эвдрэлийн хугацаа (лог td -15-аас -15);

Хөгжлийн оновчтой хугацаа (log tk -12-оос 3 хүртэл).

Диаграм:

Үр нөлөөний техникийн хэрэгжилт

Лоренцын хүчний үйл ажиллагааны техникийн хэрэгжилт

Хөдөлгөөнт цэнэг дээр Лоренцын хүчний үйлчлэлийг шууд ажиглах туршилтын техникийн хэрэгжилт нь ихэвчлэн нэлээд төвөгтэй байдаг, учир нь харгалзах цэнэглэгдсэн хэсгүүд нь молекулын хэмжээтэй байдаг. Тиймээс соронзон орон дахь тэдгээрийн траекторийг ажиглахдаа траекторийг гажуудуулах мөргөлдөөнөөс зайлсхийхийн тулд ажлын эзлэхүүнийг нүүлгэн шилжүүлэх шаардлагатай. Тиймээс, дүрмээр бол ийм жагсаалын суурилуулалтыг тусгайлан бүтээгээгүй. Үзүүлэх хамгийн хялбар арга бол Nier секторын стандарт соронзон массын анализаторыг ашиглах явдал бөгөөд бүхэлдээ Лоренцын хүч дээр суурилсан Effect 409005-ыг үзнэ үү.

Эффект хэрэглэх

Инженерийн ердийн хэрэглээ бол хэмжилтийн технологид өргөн хэрэглэгддэг Hall мэдрэгч юм.

Металл эсвэл хагас дамжуулагч хавтанг B соронзон орон дээр байрлуулна. Соронзон оронтой перпендикуляр чиглэлд j нягттай цахилгаан гүйдлийг дамжуулахад хавтан дээр хөндлөн цахилгаан орон үүсдэг бөгөөд E нь j ба В векторуудад перпендикуляр байна. Хэмжилтийн өгөгдлүүдийн дагуу V олддог.

Энэ нөлөөг Лоренцын хүчний хөдөлж буй цэнэгт үзүүлэх үйлчлэлээр тайлбарладаг.

Галванома соронзон хэмжигч. Масс спектрометр. Цэнэглэгдсэн бөөмсийн хурдасгуурууд. Соронзон гидродинамик генераторууд.

Уран зохиол

1. Сивухин Д.В. Физикийн ерөнхий курс.- М.: Наука, 1977.- В.3. Цахилгаан.

2. Физик нэвтэрхий толь бичиг.- М., 1983.

3. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Физикийн курс.- М.: Дээд сургууль, 1989 он.

Түлхүүр үгс

• цахилгаан цэнэг
• соронзон индукц
• соронзон орон
• цахилгаан талбайн хүч
• Лоренцын хүч
• бөөмийн хурд
• тойргийн радиус
• эргэлтийн хугацаа
• мушгиа траекторийн алхам
• электрон
• протон
• позитрон

Байгалийн шинжлэх ухааны салбарууд:

Амперын хүч, Кулоны харилцан үйлчлэл, цахилгаан соронзон оронтой зэрэгцэн Лоренцын хүчний тухай ойлголт физикт байнга тулгардаг. Энэ үзэгдэл нь бусадтай хамт цахилгаан инженерчлэл, электроникийн үндсэн шинж чанаруудын нэг юм. Энэ нь соронзон орон дотор хөдөлдөг цэнэг дээр ажилладаг. Энэ нийтлэлд бид Лоренцын хүч гэж юу болох, хаана хэрэглэхийг товч бөгөөд тодорхой авч үзэх болно.

Тодорхойлолт

Электронууд дамжуулагчаар дамжин өнгөрөхөд түүний эргэн тойронд соронзон орон үүсдэг. Үүний зэрэгцээ, хэрэв та дамжуулагчийг хөндлөн соронзон орон дээр байрлуулж, хөдөлгөвөл цахилгаан соронзон индукцийн EMF үүснэ. Хэрэв соронзон орон дотор байгаа дамжуулагчаар гүйдэл гүйж байвал амперийн хүч түүн дээр үйлчилнэ.

Үүний утга нь урсах гүйдэл, дамжуулагчийн урт, соронзон индукцийн векторын хэмжээ, соронзон орны шугам ба дамжуулагчийн өнцгийн синус зэргээс хамаарна. Үүнийг дараах томъёогоор тооцоолно.

Харгалзан үзэх хүч нь дээр дурдсантай зарим талаараа төстэй боловч дамжуулагч дээр биш, харин соронзон орон дахь хөдөлж буй цэнэгтэй бөөмс дээр ажилладаг. Томъёо нь дараах байдлаар харагдаж байна.

Чухал!Лоренцын хүч (Fl) нь соронзон орон дотор хөдөлж буй электрон дээр, Ампер нь дамжуулагч дээр ажилладаг.

Хоёр томъёоноос харахад эхний болон хоёр дахь тохиолдолд альфа өнцгийн синус 90 градус хүртэл ойртох тусам дамжуулагч эсвэл цэнэгт Fa эсвэл Fl тус тус их нөлөө үзүүлдэг болохыг харж болно.

Тиймээс Лоренцын хүч нь хурдны өөрчлөлтийг бус харин соронзон орны талаас цэнэглэгдсэн электрон эсвэл эерэг ион дээр ямар нөлөө үзүүлэхийг тодорхойлдог. Тэдэнд өртөх үед Fl ажил хийдэггүй. Үүний дагуу цэнэгтэй бөөмийн хурдны чиглэл өөрчлөгддөг болохоос хэмжээ нь өөрчлөгддөггүй.

Лоренцын хүчийг хэмжих нэгжийн хувьд физикийн бусад хүчний нэгэн адил Ньютон шиг хэмжигдэхүүнийг ашигладаг. Түүний бүрэлдэхүүн хэсгүүд:

Лоренцын хүчийг хэрхэн чиглүүлдэг вэ?

Амперын хүчний нэгэн адил Лоренцын хүчний чиглэлийг тодорхойлохын тулд зүүн гарын дүрэм ажилладаг. Энэ нь Fl-ийн утга хаашаа чиглэж байгааг ойлгохын тулд та зүүн гарынхаа алгаа нээж, соронзон индукцийн шугамууд гар руу орж, сунгасан дөрвөн хуруу нь хурдны векторын чиглэлийг заана гэсэн үг юм. Дараа нь далдуу модны зөв өнцгөөр нугалж буй эрхий хуруу нь Лоренцын хүчний чиглэлийг заана. Доорх зурган дээр та чиглэлийг хэрхэн тодорхойлохыг харж болно.

Анхаар!Лоренцын үйл ажиллагааны чиглэл нь бөөмийн хөдөлгөөн ба соронзон индукцийн шугамтай перпендикуляр байна.

Энэ тохиолдолд эерэг ба сөрөг цэнэгтэй бөөмсийн хувьд илүү нарийвчлалтай ярихад дөрвөн сунгасан хурууны чиглэл чухал юм. Дээр тайлбарласан зүүн гарын дүрмийг эерэг бөөмсийн хувьд томъёолсон болно. Хэрэв энэ нь сөрөг цэнэгтэй бол соронзон индукцийн шугамыг задгай далдуу мод руу биш харин түүний арын тал руу чиглүүлж, Fl векторын чиглэл эсрэг байх болно.

Одоо бид энэ үзэгдэл бидэнд юу өгч, хураамжид ямар бодитой нөлөө үзүүлж байгааг энгийн үгээр хэлэх болно. Соронзон индукцийн шугамын чиглэлд перпендикуляр хавтгайд электрон хөдөлж байна гэж үзье. Fl нь хурдад нөлөөлдөггүй, зөвхөн бөөмийн хөдөлгөөний чиглэлийг өөрчилдөг гэдгийг бид аль хэдийн дурдсан. Дараа нь Лоренцын хүч төв рүү чиглэсэн нөлөө үзүүлнэ. Үүнийг доорх зурагт тусгасан болно.

Өргөдөл

Лоренцын хүчийг ашигладаг бүх хэсгүүдээс хамгийн том нь дэлхийн соронзон орон дахь бөөмсийн хөдөлгөөн юм. Хэрэв бид манай гарагийг том соронзон гэж үзвэл хойд соронзон туйлуудын ойролцоо байрлах бөөмс нь спираль хэлбэрээр хурдасгасан хөдөлгөөнийг хийдэг. Үүний үр дүнд тэд агаар мандлын дээд давхаргын атомуудтай мөргөлдөж, бид хойд гэрлийг хардаг.

Гэсэн хэдий ч энэ үзэгдэл хамаарах бусад тохиолдол байдаг. Жишээлбэл:

• катодын туяа хоолой. Тэдний цахилгаан соронзон хазайлтын системд . CRT нь хамгийн энгийн осциллографаас эхлээд янз бүрийн хэлбэр, хэмжээтэй зурагт хүртэл төрөл бүрийн төхөөрөмжид 50 гаруй жилийн турш ашиглагдаж ирсэн. Өнгөний хуулбар, графиктай ажиллах асуудалд зарим нь CRT дэлгэц ашигладаг хэвээр байгаа нь сонин юм.
• Цахилгаан машин - генератор ба мотор. Хэдийгээр Амперын хүч энд ажиллах магадлал өндөр байдаг. Гэхдээ эдгээр тоо хэмжээг зэргэлдээ гэж үзэж болно. Гэсэн хэдий ч эдгээр нь үйл ажиллагааны явцад физикийн олон үзэгдлийн нөлөөлөл ажиглагддаг нарийн төвөгтэй төхөөрөмж юм.
• Тэдний тойрог зам, чиглэлийг тогтоохын тулд цэнэглэгдсэн бөөмийн хурдасгуурт .

Дүгнэлт

Энэ нийтлэлийн дөрвөн үндсэн тезисийг энгийн үгээр дүгнэж, тоймлон харуулбал:

1. Лоренцын хүч нь соронзон орон дотор хөдөлж буй цэнэглэгдсэн хэсгүүдэд үйлчилдэг. Энэ нь үндсэн томъёоноос гардаг.
2. Энэ нь цэнэглэгдсэн бөөмийн хурд ба соронзон индукцтэй шууд пропорциональ байна.
3. Бөөмийн хурдад нөлөөлөхгүй.
4. Бөөмийн чиглэлд нөлөөлдөг.

Түүний үүрэг нь "цахилгаан" хэсэгт нэлээд том юм. Мэргэжилтэн нь физикийн үндсэн хуулиудын тухай онолын үндсэн мэдээллийг мартаж болохгүй. Энэхүү мэдлэг нь шинжлэх ухааны ажил, дизайн, ерөнхий хөгжлийн чиглэлээр ажилладаг хүмүүст хэрэгтэй болно.

Одоо та Лоренцын хүч гэж юу болох, энэ нь юутай тэнцүү, цэнэгтэй хэсгүүдэд хэрхэн нөлөөлдөгийг мэддэг болсон. Хэрэв танд асуулт байгаа бол нийтлэлийн доорх сэтгэгдэл дээр асуугаарай!

материал

Хөдөлгөөнт цэнэглэгдсэн хэсгүүдэд соронзон орны үзүүлэх үйлдлийг технологид маш өргөн ашигладаг.

Жишээлбэл, телевизийн кинескоп дахь электрон цацрагийн хазайлтыг тусгай ороомогоор үүсгэсэн соронзон орны тусламжтайгаар гүйцэтгэдэг. Олон тооны электрон төхөөрөмжүүдэд соронзон орон нь цэнэглэгдсэн бөөмсийн цацрагийг төвлөрүүлэхэд ашиглагддаг.

Хяналттай термоядролын урвалыг хэрэгжүүлэх туршилтын байгууламжуудад плазмын соронзон орны нөлөөгөөр үүнийг ажлын тасалгааны хананд хүрэхгүй утас болгон мушгихад ашигладаг. Цэнэглэгдсэн бөөмсийн нэг төрлийн соронзон орон дахь тойрог дахь хөдөлгөөн, ийм хөдөлгөөний үе нь бөөмийн хурдаас үл хамаарах байдлыг цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн цикл хурдасгагчид ашигладаг. циклотронууд.

Лоренцын хүчний үйлдлийг мөн нэртэй төхөөрөмжүүдэд ашигладаг масс спектрографууд, эдгээр нь тодорхой цэнэгийн дагуу цэнэглэгдсэн хэсгүүдийг салгах зориулалттай.

Хамгийн энгийн масс спектрографын схемийг Зураг 1-т үзүүлэв.

Агаарыг нүүлгэн шилжүүлдэг 1-р камерт ионы эх үүсвэр 3. Камерыг жигд соронзон орон дотор байрлуулж, түүний цэг бүрт индукц \(~\vec B\) нь ионы хавтгайд перпендикуляр байрладаг. зурж, бидэн рүү чиглүүлсэн (Зураг 1-д энэ талбарыг тойрог хэлбэрээр харуулсан болно). A h B электродуудын хооронд хурдасгах хүчдэл үүсдэг бөгөөд түүний нөлөөн дор эх үүсвэрээс ялгарах ионууд хурдасч, индукцийн шугамд перпендикуляр тодорхой хурдтайгаар соронзон орон руу ордог. Тойргийн нумын дагуу соронзон орон дотор хөдөлж, ионууд гэрэл зургийн хавтан 2 дээр унах бөгөөд энэ нь радиусыг тодорхойлох боломжийг олгодог. Рэнэ нум. Соронзон орны индукцийг мэдэх ATболон хурд υ томъёоны дагуу ионууд

\(~\frac q m = \frac (v)(RB)\)

ионуудын хувийн цэнэгийг тодорхойлж болно. Хэрэв ионы цэнэгийг мэддэг бол түүний массыг тооцоолж болно.

Уран зохиол

Аксенович Л.А. Ахлах сургуулийн физик: Онол. Даалгаврууд. Туршилтууд: Proc. ерөнхий олгодог байгууллагуудын тэтгэмж. орчин, боловсрол / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Эд. К.С.Фарино. - Mn.: Adukatsia i vykhavanne, 2004. - C. 328.

Тодорхойлолт

Соронзон орон дахь хөдөлж буй цэнэгтэй бөөм дээр үйлчлэх хүч нь:

дуудсан Лоренцын хүч (соронзон хүч).

Тодорхойлолт (1) дээр үндэслэн авч үзэж буй хүчний модуль нь:

Үүнд бөөмийн хурдны вектор, q - бөөмийн цэнэг, цэнэг байрлах цэг дээрх соронзон орны индукцийн вектор, ба векторуудын хоорондох өнцөг. (2) илэрхийллээс үзэхэд хэрэв цэнэг соронзон орны шугамтай параллель хөдөлж байвал Лоренцын хүч тэг болно. Заримдаа Лоренцын хүчийг тусгаарлахыг оролдохдоо үүнийг индекс ашиглан тэмдэглэдэг.

Лоренцын хүчний чиглэл

Лоренцын хүч (ямар ч хүчний адил) нь вектор юм. Түүний чиглэл нь хурдны вектор ба векторт перпендикуляр (өөрөөр хэлбэл хурд ба соронзон индукцийн векторууд байрлах хавтгайд перпендикуляр) бөгөөд баруун гинжний дүрмээр тодорхойлогддог (баруун шураг) 1-р зураг (a). . Хэрэв бид сөрөг цэнэгтэй харьцаж байгаа бол Лоренцын хүчний чиглэл нь хөндлөн үржвэрийн үр дүнгийн эсрэг байна (Зураг 1(б)).

вектор нь бидний дээрх зургийн хавтгайд перпендикуляр чиглэнэ.

Лоренцын хүчний шинж чанаруудын үр дагавар

Лоренцын хүч нь цэнэгийн хурдны чиглэлд үргэлж перпендикуляр чиглэгддэг тул түүний бөөмс дээрх ажил нь тэг байна. Тогтмол соронзон оронтой цэнэглэгдсэн бөөмс дээр үйлчилснээр түүний энергийг өөрчлөх боломжгүй юм.

Хэрэв соронзон орон жигд бөгөөд цэнэглэгдсэн бөөмийн хурдтай перпендикуляр чиглүүлсэн бол Лоренцын хүчний нөлөөн дор байгаа цэнэг соронзон индукцийн вектортой перпендикуляр хавтгайд R=const радиустай тойргийн дагуу хөдөлнө. Энэ тохиолдолд тойргийн радиус нь:

Энд m нь бөөмийн масс, |q| нь бөөмийн цэнэгийн модуль, харьцангуй Лоренцын хүчин зүйл, c нь вакуум дахь гэрлийн хурд юм.

Лоренцын хүч нь төв рүү чиглэсэн хүч юм. Соронзон орон дахь энгийн цэнэгтэй бөөмийн хазайлтын чиглэлийн дагуу түүний тэмдгийн талаар дүгнэлт хийдэг (Зураг 2).

Соронзон ба цахилгаан орон байгаа үед Лоренцын хүчний томъёо

Хэрэв цэнэглэгдсэн бөөм нь хоёр талбар (соронзон ба цахилгаан) нэгэн зэрэг байрласан орон зайд хөдөлж байвал түүнд үйлчлэх хүч нь дараахтай тэнцүү байна.

цэнэг байрлаж буй цэгийн цахилгаан орны хүчний вектор хаана байна. Илэрхийлэл (4)-ийг Лоренц эмпирик байдлаар олж авсан. Томъёо (4)-д орох хүчийг Лоренцын хүч (Лоренцийн хүч) гэж бас нэрлэдэг. Лоренцын хүчийг цахилгаан ба соронзон гэсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд хуваах харьцангуй, учир нь энэ нь инерциал тооллын системийн сонголттой холбоотой. Тэгэхээр, хэрэв жишиг хүрээ нь цэнэгтэй ижил хурдтай хөдөлдөг бол ийм хүрээн дэх бөөмс дээр үйлчлэх Лоренцын хүч тэгтэй тэнцүү байх болно.

Лоренцын хүчний нэгжүүд

SI систем дэх Лоренцын хүчийг (мөн бусад хүчний адил) хэмжих үндсэн нэгж нь: [F]=H

GHS-д: [F]=din

Асуудлыг шийдвэрлэх жишээ

Жишээ

Дасгал хийх.В индукцтэй соронзон орны тойрог дотор хөдөлж буй электроны өнцгийн хурд хэд вэ?

Шийдэл.Соронзон талбарт электрон (цэнэгтэй бөөмс) хөдөлдөг тул Лоренцын хүч үүн дээр үйлчилдэг.

Энд q=q e нь электрон цэнэг юм. Нөхцөлд электрон тойрог хэлбэрээр хөдөлдөг гэж хэлсэн тул Лоренцын хүчний модулийн илэрхийлэл дараах хэлбэртэй байна гэсэн үг юм.

Лоренцын хүч нь төв рүү чиглэсэн бөгөөд үүнээс гадна Ньютоны хоёр дахь хуулийн дагуу манай тохиолдолд энэ нь дараахтай тэнцүү байх болно.

(1.2) ба (1.3) илэрхийллийн зөв хэсгүүдийг тэгшитгэвэл бидэнд:

(1.3) илэрхийллээс бид хурдыг олж авна:

Тойрог дахь электрон эргэлтийн хугацааг дараах байдлаар олж болно.

Хугацааг мэдсэнээр та өнцгийн хурдыг дараах байдлаар олж болно.

Хариулт.

Жишээ

Дасгал хийх.Цэнэглэгдсэн бөөм (цэнэг q, масс m) нь E хүч чадалтай цахилгаан орон, В индукц бүхий соронзон орон байгаа бүс рүү v хурдтайгаар нисдэг. Векторууд ба чиглэлтэй давхцдаг. Талбайд хөдөлгөөн эхлэх үед бөөмийн хурдатгал хэд вэ, хэрэв ?

Лоренцын хүч нь цахилгаан соронзон орны хажуугаас хөдөлж буй цахилгаан цэнэг дээр үйлчилдэг хүч юм. Ихэнхдээ энэ талбайн зөвхөн соронзон бүрэлдэхүүнийг Лоренцын хүч гэж нэрлэдэг. Тодорхойлох томъёо:

F = q(E+vB),

хаана qбөөмийн цэнэг;Эцахилгаан талбайн хүч;Б- соронзон орны индукц;vнь бөөмийн хурд юм.

Лоренцын хүч нь зарчмын хувьд маш төстэй бөгөөд ялгаа нь ерөнхийдөө цахилгаан саармаг байдаг бүхэл дамжуулагч дээр ажилладагт оршино. Лоренцын хүч нь цахилгаан соронзон орны нөлөөллийг тодорхойлдогзөвхөн нэг хөдөлгөөнт цэнэгээр.

Энэ нь цэнэгийн хөдөлгөөний хурдыг өөрчилдөггүй, зөвхөн хурдны векторт нөлөөлдөг, өөрөөр хэлбэл цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн хөдөлгөөний чиглэлийг өөрчлөх чадвартай гэдгээрээ онцлог юм.

Байгалийн хувьд Лоренцын хүч нь дэлхийг сансрын цацрагийн нөлөөнөөс хамгаалах боломжийг олгодог. Түүний нөлөөгөөр гариг ​​дээр унасан цэнэгтэй бөөмс нь дэлхийн соронзон орны нөлөөгөөр шулуун замаасаа хазайж, аврора үүсгэдэг.

Инженерийн хувьд Лоренцын хүчийг ихэвчлэн ашигладаг. бүх хөдөлгүүр, генераторуудад тэр роторыг жолооддогстаторын цахилгаан соронзон орны нөлөөн дор.

Тиймээс аливаа цахилгаан мотор, цахилгаан хөтөч дээр Лоренцын хүч нь хүчний үндсэн төрөл юм. Нэмж дурдахад энэ нь бөөмийн хурдасгуур, түүнчлэн өмнө нь хоолойт телевизоруудад суурилуулсан электрон буунд ашиглагддаг. Кинескоп дээр буунаас ялгарах электронууд нь Лоренцын хүчний оролцоотойгоор үүсдэг цахилгаан соронзон орны нөлөөн дор хазайдаг.

Нэмж дурдахад энэ хүчийг масс спектрометр ба массын цахилгаанографид цэнэглэгдсэн тоосонцорыг тусгай цэнэгээр нь (цэнэг ба бөөмийн массын харьцаа) ангилах чадвартай багаж хэрэгсэлд ашигладаг. Энэ нь бөөмийн массыг өндөр нарийвчлалтайгаар тодорхойлох боломжтой болгодог. Энэ нь бусад багаж хэрэгсэлд, жишээлбэл, цахилгаан дамжуулагч шингэний урсгалыг (урсгал хэмжигч) хэмжих холбоогүй аргад ашиглах боломжтой. Шингэн орчин нь маш өндөр температуртай (метал хайлмал, шил гэх мэт) байвал энэ нь маш чухал юм.