லோரென்ட்ஸ் ஃபோர்ஸ் ஃபார்முலா. Lorentz force, definition, formula, physical meaning Lorentz force in si

வெளிப்புற மின்காந்த புலத்தில் நகரும் மின் கட்டணத்தில் செயல்படும் ஒரு சக்தியின் தோற்றம்

இயங்குபடம்

விளக்கம்

லோரென்ட்ஸ் விசை என்பது வெளிப்புற மின்காந்த புலத்தில் நகரும் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள் மீது செயல்படும் விசை ஆகும்.

லோரென்ட்ஸ் படைக்கான சூத்திரம் (F) முதலில் H.A இன் சோதனை உண்மைகளை பொதுமைப்படுத்துவதன் மூலம் பெறப்பட்டது. லோரென்ட்ஸ் 1892 இல் "மேக்ஸ்வெல்லின் மின்காந்தக் கோட்பாடு மற்றும் நகரும் உடல்களுக்கு அதன் பயன்பாடு" என்ற படைப்பில் வழங்கினார். அது போல்:

F = qE + q, (1)

q என்பது மின்னூட்டப்பட்ட துகள்;

மின் - மின்சார புல வலிமை;

B என்பது காந்த தூண்டலின் திசையன் ஆகும், இது கட்டணத்தின் அளவு மற்றும் அதன் இயக்கத்தின் வேகம் ஆகியவற்றிலிருந்து சுயாதீனமாக உள்ளது;

V என்பது F மற்றும் B மதிப்புகள் கணக்கிடப்படும் ஒருங்கிணைப்பு அமைப்புடன் தொடர்புடைய சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களின் திசைவேக திசையன் ஆகும்.

சமன்பாட்டின் வலது பக்கத்தில் உள்ள முதல் சொல் (1) என்பது ஒரு மின்சார புலத்தில் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள் மீது செயல்படும் விசை ஆகும், இரண்டாவது சொல் ஒரு காந்தப்புலத்தில் செயல்படும் சக்தி:

F m = q. (2)

ஃபார்முலா (1) உலகளாவியது. இது நிலையான மற்றும் மாறி விசைப் புலங்களுக்கும், அதே போல் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களின் வேகத்தின் எந்த மதிப்பிற்கும் செல்லுபடியாகும். மின்காந்த புலத்தின் சமன்பாடுகளை சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களின் இயக்கத்தின் சமன்பாடுகளுடன் தொடர்புபடுத்த இது ஒருவரை அனுமதிக்கும் என்பதால், இது எலக்ட்ரோடைனமிக்ஸின் முக்கியமான தொடர்பு.

சார்பற்ற தோராயத்தில், விசை F, மற்ற எந்த விசையையும் போலவே, குறிப்பின் செயலற்ற சட்டத்தின் தேர்வைப் பொறுத்தது அல்ல. அதே நேரத்தில், லோரென்ட்ஸ் விசையின் காந்த கூறு F m வேகத்தில் ஏற்படும் மாற்றத்தால் ஒரு குறிப்பு சட்டத்திலிருந்து மற்றொன்றுக்கு நகரும் போது மாறுகிறது, எனவே மின்சார கூறு F E யும் மாறும். இது சம்பந்தமாக, F சக்தியை காந்த மற்றும் மின்சாரமாகப் பிரிப்பது குறிப்பு அமைப்பின் குறிப்பால் மட்டுமே அர்த்தமுள்ளதாக இருக்கும்.

அளவிடல் வடிவத்தில், வெளிப்பாடு (2) வடிவம் உள்ளது:

Fм = qVBsina , (3)

இதில் a என்பது வேகம் மற்றும் காந்த தூண்டல் திசையன்களுக்கு இடையே உள்ள கோணம்.

எனவே, துகள்களின் இயக்கத்தின் திசையானது காந்தப்புலத்திற்கு செங்குத்தாக இருந்தால் (a = p / 2) Lorentz விசையின் காந்தப் பகுதி அதிகபட்சமாக இருக்கும், மேலும் துகள் B புலத்தின் திசையில் நகர்ந்தால் பூஜ்ஜியமாக இருக்கும் (a = 0)

காந்த விசை F m என்பது திசையன் தயாரிப்புக்கு விகிதாசாரமாகும், அதாவது. இது சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களின் திசைவேக திசையனுக்கு செங்குத்தாக உள்ளது, எனவே சார்ஜில் வேலை செய்யாது. இதன் பொருள் ஒரு நிலையான காந்தப்புலத்தில், நகரும் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகளின் பாதை மட்டுமே ஒரு காந்த சக்தியின் செயல்பாட்டின் கீழ் வளைந்திருக்கும், ஆனால் அதன் ஆற்றல் எப்போதும் மாறாமல் இருக்கும், துகள் எப்படி நகர்ந்தாலும்.

ஒரு நேர்மறை கட்டணத்திற்கான காந்த சக்தியின் திசை திசையன் தயாரிப்பு (படம் 1) படி தீர்மானிக்கப்படுகிறது.

காந்தப்புலத்தில் நேர் மின்னூட்டத்தில் செயல்படும் விசையின் திசை

அரிசி. ஒன்று

எதிர்மறை கட்டணத்திற்கு (எலக்ட்ரான்), காந்த சக்தி எதிர் திசையில் இயக்கப்படுகிறது (படம் 2).

காந்தப்புலத்தில் எலக்ட்ரானில் செயல்படும் லோரென்ட்ஸ் விசையின் திசை

அரிசி. 2

காந்தப்புலம் B வரைபடத்திற்கு செங்குத்தாக வாசகரை நோக்கி செலுத்தப்படுகிறது. மின்சார புலம் இல்லை.

காந்தப்புலம் சீரானது மற்றும் திசைவேகத்திற்கு செங்குத்தாக இயக்கப்பட்டால், நிறை m இன் கட்டணம் ஒரு வட்டத்தில் நகரும். R வட்டத்தின் ஆரம் சூத்திரத்தால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது:

துகள்களின் குறிப்பிட்ட கட்டணம் எங்கே.

வெற்றிடத்தில் ஒளியின் வேகத்தை விட துகள்களின் வேகம் மிகக் குறைவாக இருந்தால், ஒரு துகளின் புரட்சியின் காலம் (ஒரு புரட்சியின் நேரம்) வேகத்தைப் பொறுத்தது அல்ல. இல்லையெனில், சார்பியல் நிறை அதிகரிப்பால் துகள்களின் புரட்சியின் காலம் அதிகரிக்கிறது.

சார்பற்ற துகள் விஷயத்தில்:

துகள்களின் குறிப்பிட்ட கட்டணம் எங்கே.

சீரான காந்தப்புலத்தில் உள்ள வெற்றிடத்தில், திசைவேக திசையன் காந்த தூண்டல் திசையன் (a№p /2) க்கு செங்குத்தாக இல்லாவிட்டால், லோரென்ட்ஸ் விசையின் (அதன் காந்தப் பகுதி) செயல்பாட்டின் கீழ் ஒரு சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள் ஒரு ஹெலிக்ஸ் உடன் நகர்கிறது. நிலையான வேகம் V. இந்த வழக்கில், அதன் இயக்கம் ஒரு வேகத்துடன் காந்தப்புலம் B இன் திசையில் ஒரு சீரான நேர்கோட்டு இயக்கத்தைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் ஒரு வேகத்துடன் B புலத்திற்கு செங்குத்தாக ஒரு விமானத்தில் ஒரு சீரான சுழற்சி இயக்கம் (படம் 2).

B க்கு செங்குத்தாக விமானத்தில் உள்ள துகள்களின் பாதையின் கணிப்பு ஆரம் ஒரு வட்டம்:

துகள் புரட்சி காலம்:

காந்தப்புலம் B (ஹெலிகல் பாதையின் படி) வழியாக T நேரத்தில் துகள் பயணிக்கும் தூரம் சூத்திரத்தால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது:

h = Vcos a T. (6)

ஹெலிக்ஸின் அச்சு புலத்தின் திசையுடன் ஒத்துப்போகிறது В, வட்டத்தின் மையம் விசையின் புலக் கோட்டுடன் நகர்கிறது (படம் 3).

ஒரு கோணத்தில் பறக்கும் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகளின் இயக்கம் a№p /2 காந்தப்புலம் B

அரிசி. 3

மின்சார புலம் இல்லை.

மின்சார புலம் E 0 என்றால், இயக்கம் மிகவும் சிக்கலானது.

ஒரு குறிப்பிட்ட வழக்கில், திசையன்கள் E மற்றும் B இணையாக இருந்தால், காந்தப்புலத்திற்கு இணையாக இருக்கும் V 11 திசைவேகக் கூறு, இயக்கத்தின் போது மாறுகிறது, இதன் விளைவாக ஹெலிகல் பாதையின் சுருதி (6) மாறுகிறது.

E மற்றும் B ஆகியவை இணையாக இல்லாத நிலையில், துகள்களின் சுழற்சி மையம் B புலத்திற்கு செங்குத்தாக சறுக்கல் எனப்படும். சறுக்கலின் திசை திசையன் உற்பத்தியால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது மற்றும் கட்டணத்தின் அடையாளத்தை சார்ந்தது அல்ல.

சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களை நகர்த்துவதில் ஒரு காந்தப்புலத்தின் செயல் கடத்தியின் குறுக்குவெட்டு மீது மின்னோட்டத்தின் மறுபகிர்வுக்கு வழிவகுக்கிறது, இது வெப்ப காந்த மற்றும் கால்வனோ காந்த நிகழ்வுகளில் வெளிப்படுகிறது.

இதன் விளைவை டச்சு இயற்பியலாளர் எச்.ஏ. லோரன்ஸ் (1853-1928).

டைமிங்

துவக்க நேரம் (பதிவு -15 முதல் -15 வரை);

வாழ்நாள் (பதிவு tc 15 முதல் 15 வரை);

சிதைவு நேரம் (பதிவு td -15 முதல் -15 வரை);

உகந்த வளர்ச்சி நேரம் (log tk -12 to 3).

வரைபடம்:

விளைவின் தொழில்நுட்ப உணர்தல்

லோரென்ட்ஸ் படையின் செயல்பாட்டின் தொழில்நுட்ப செயலாக்கம்

நகரும் கட்டணத்தில் லோரென்ட்ஸ் விசையின் செயல்பாட்டை நேரடியாகக் கண்காணிப்பதற்கான ஒரு சோதனையின் தொழில்நுட்ப செயலாக்கம் பொதுவாக மிகவும் சிக்கலானது, ஏனெனில் தொடர்புடைய சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்கள் ஒரு பண்பு மூலக்கூறு அளவைக் கொண்டுள்ளன. எனவே, ஒரு காந்தப்புலத்தில் அவற்றின் பாதையை அவதானிக்க, பாதையை சிதைக்கும் மோதல்களைத் தவிர்ப்பதற்காக வேலை செய்யும் அளவை வெளியேற்ற வேண்டும். எனவே, ஒரு விதியாக, அத்தகைய ஆர்ப்பாட்ட நிறுவல்கள் சிறப்பாக உருவாக்கப்படவில்லை. நிரூபிக்க எளிதான வழி ஒரு நிலையான Nier செக்டர் காந்த வெகுஜன பகுப்பாய்வியைப் பயன்படுத்துவதாகும், விளைவு 409005 ஐப் பார்க்கவும், இது முற்றிலும் லோரென்ட்ஸ் விசையை அடிப்படையாகக் கொண்டது.

ஒரு விளைவைப் பயன்படுத்துதல்

பொறியியலில் ஒரு பொதுவான பயன்பாடு ஹால் சென்சார் ஆகும், இது அளவீட்டு தொழில்நுட்பத்தில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

உலோகம் அல்லது குறைக்கடத்தியின் ஒரு தட்டு ஒரு காந்தப்புலத்தில் B வைக்கப்படுகிறது. காந்தப்புலத்திற்கு செங்குத்தாக ஒரு திசையில் அடர்த்தி j இன் மின்னோட்டத்தை அனுப்பும்போது, ​​​​தட்டில் ஒரு குறுக்கு மின்சார புலம் எழுகிறது, இதன் வலிமை j மற்றும் B ஆகிய இரண்டு திசையன்களுக்கும் செங்குத்தாக இருக்கும். அளவீட்டு தரவுகளின்படி, வி காணப்படுகிறது.

நகரும் கட்டணத்தில் லோரென்ட்ஸ் படையின் செயல்பாட்டின் மூலம் இந்த விளைவு விளக்கப்படுகிறது.

கால்வனோ காந்த காந்தமானிகள். மாஸ் ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டர்கள். சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களின் முடுக்கிகள். காந்த ஹைட்ரோடைனமிக் ஜெனரேட்டர்கள்.

இலக்கியம்

1. சிவுகின் டி.வி. இயற்பியலின் பொதுப் படிப்பு.- எம்.: நௌகா, 1977.- வி.3. மின்சாரம்.

2. இயற்பியல் கலைக்களஞ்சிய அகராதி - எம்., 1983.

3. டெட்லாஃப் ஏ.ஏ., யாவோர்ஸ்கி பி.எம். இயற்பியல் பாடநெறி.- எம்.: உயர்நிலைப் பள்ளி, 1989.

முக்கிய வார்த்தைகள்

• மின் கட்டணம்
• காந்த தூண்டல்
• ஒரு காந்தப்புலம்
• மின்சார புல வலிமை
• லோரன்ட்ஸ் படை
• துகள் வேகம்
• வட்டம் ஆரம்
• சுழற்சி காலம்
• ஹெலிகல் பாதையின் படி
• எதிர் மின்னணு
• புரோட்டான்
• பாசிட்ரான்

இயற்கை அறிவியலின் பிரிவுகள்:

ஆம்பியர் விசை, கூலம்ப் தொடர்பு, மின்காந்த புலங்கள் ஆகியவற்றுடன், லோரென்ட்ஸ் விசையின் கருத்து பெரும்பாலும் இயற்பியலில் சந்திக்கப்படுகிறது. இந்த நிகழ்வு மின் பொறியியல் மற்றும் மின்னணுவியல், மற்றும் பிறவற்றில் அடிப்படையான ஒன்றாகும். இது ஒரு காந்தப்புலத்தில் நகரும் கட்டணங்களில் செயல்படுகிறது. இந்த கட்டுரையில், லோரென்ட்ஸ் படை என்றால் என்ன, அது எங்கு பயன்படுத்தப்படுகிறது என்பதை சுருக்கமாகவும் தெளிவாகவும் கருதுவோம்.

வரையறை

எலக்ட்ரான்கள் ஒரு கடத்தி வழியாக நகரும்போது, ​​​​அதைச் சுற்றி ஒரு காந்தப்புலம் உருவாகிறது. அதே நேரத்தில், நீங்கள் கடத்தியை ஒரு குறுக்கு காந்தப்புலத்தில் வைத்து அதை நகர்த்தினால், மின்காந்த தூண்டலின் EMF ஏற்படும். காந்தப்புலத்தில் இருக்கும் ஒரு கடத்தி வழியாக மின்னோட்டம் பாய்ந்தால், ஆம்பியர் விசை அதன் மீது செயல்படுகிறது.

அதன் மதிப்பு பாயும் மின்னோட்டம், கடத்தியின் நீளம், காந்த தூண்டல் வெக்டரின் அளவு மற்றும் காந்தப்புலக் கோடுகள் மற்றும் கடத்திக்கு இடையே உள்ள கோணத்தின் சைன் ஆகியவற்றைப் பொறுத்தது. இது சூத்திரத்தால் கணக்கிடப்படுகிறது:

பரிசீலனையில் உள்ள விசை மேலே விவாதிக்கப்பட்டதைப் போன்றது, ஆனால் அது ஒரு கடத்தியில் செயல்படாது, ஆனால் ஒரு காந்தப்புலத்தில் நகரும் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள் மீது செயல்படுகிறது. சூத்திரம் இதுபோல் தெரிகிறது:

முக்கியமான!லோரென்ட்ஸ் விசை (Fl) ஒரு காந்தப்புலத்தில் நகரும் எலக்ட்ரானில் செயல்படுகிறது, மேலும் ஆம்பியர் ஒரு கடத்தியில் செயல்படுகிறது.

முதல் மற்றும் இரண்டாவது நிகழ்வுகளில், ஆல்ஃபா கோணத்தின் சைன் 90 டிகிரிக்கு நெருக்கமாக இருந்தால், முறையே கடத்தி அல்லது சார்ஜில் Fa அல்லது Fl அதிக விளைவைக் கொண்டிருப்பதை இரண்டு சூத்திரங்களிலிருந்து காணலாம்.

எனவே, லோரென்ட்ஸ் விசையானது வேகத்தின் அளவின் மாற்றத்தை வகைப்படுத்துவதில்லை, ஆனால் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட எலக்ட்ரான் அல்லது நேர்மறை அயனியில் காந்தப்புலத்தின் பக்கத்திலிருந்து என்ன வகையான செல்வாக்கு ஏற்படுகிறது. அவர்களுக்கு வெளிப்படும் போது, ​​Fl வேலை செய்யாது. அதன்படி, சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களின் திசைவேகத்தின் திசையே மாறுகிறது, அதன் அளவு அல்ல.

இயற்பியலில் உள்ள மற்ற விசைகளைப் போலவே, லோரென்ட்ஸ் விசையின் அளவீட்டு அலகுக்கு, நியூட்டன் போன்ற ஒரு அளவு பயன்படுத்தப்படுகிறது. அதன் கூறுகள்:

லோரென்ட்ஸ் படை எவ்வாறு இயக்கப்படுகிறது?

ஆம்பியர் விசையைப் போலவே லோரென்ட்ஸ் விசையின் திசையைத் தீர்மானிக்க, இடது கை விதி செயல்படுகிறது. இதன் பொருள், Fl இன் மதிப்பு எங்கு இயக்கப்படுகிறது என்பதைப் புரிந்து கொள்ள, உங்கள் இடது கையின் உள்ளங்கையைத் திறக்க வேண்டும், இதனால் காந்த தூண்டலின் கோடுகள் கைக்குள் நுழைகின்றன, மேலும் நீட்டிய நான்கு விரல்கள் திசைவேக திசையனின் திசையைக் குறிக்கின்றன. பின்னர் உள்ளங்கையில் வலது கோணத்தில் வளைந்த கட்டைவிரல், லோரென்ட்ஸ் சக்தியின் திசையைக் குறிக்கிறது. கீழே உள்ள படத்தில் நீங்கள் திசையை எவ்வாறு தீர்மானிப்பது என்பதைக் காணலாம்.

கவனம்! Lorentzian நடவடிக்கையின் திசையானது துகள்களின் இயக்கம் மற்றும் காந்த தூண்டலின் கோடுகளுக்கு செங்குத்தாக உள்ளது.

இந்த விஷயத்தில், இன்னும் துல்லியமாக, நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களுக்கு, நான்கு நீட்டிக்கப்பட்ட விரல்களின் திசை முக்கியமானது. மேலே விவரிக்கப்பட்ட இடது கை விதி நேர்மறை துகளுக்கு வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது. இது எதிர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்டால், காந்த தூண்டலின் கோடுகள் திறந்த உள்ளங்கைக்கு அல்ல, ஆனால் அதன் பின் பக்கத்திற்கு அனுப்பப்பட வேண்டும், மேலும் Fl திசையன் திசை எதிர்மாறாக இருக்கும்.

இந்த நிகழ்வு நமக்கு என்ன தருகிறது மற்றும் குற்றச்சாட்டுகளில் இது என்ன உண்மையான விளைவைக் கொண்டிருக்கிறது என்பதை இப்போது நாம் எளிமையான சொற்களில் கூறுவோம். ஒரு எலக்ட்ரான் காந்த தூண்டலின் கோடுகளின் திசையில் செங்குத்தாக ஒரு விமானத்தில் நகர்கிறது என்று வைத்துக்கொள்வோம். Fl வேகத்தை பாதிக்காது, ஆனால் துகள் இயக்கத்தின் திசையை மட்டுமே மாற்றுகிறது என்பதை நாங்கள் ஏற்கனவே குறிப்பிட்டுள்ளோம். பின்னர் லோரென்ட்ஸ் விசை ஒரு மையவிலக்கு விளைவைக் கொண்டிருக்கும். இது கீழே உள்ள படத்தில் பிரதிபலிக்கிறது.

விண்ணப்பம்

Lorentz விசை பயன்படுத்தப்படும் அனைத்து பகுதிகளிலும், பூமியின் காந்தப்புலத்தில் உள்ள துகள்களின் இயக்கம் மிகப்பெரிய ஒன்றாகும். நமது கிரகத்தை ஒரு பெரிய காந்தமாகக் கருதினால், வடக்கு காந்த துருவங்களுக்கு அருகில் இருக்கும் துகள்கள் ஒரு சுழலில் வேகமான இயக்கத்தை உருவாக்குகின்றன. இதன் விளைவாக, அவை மேல் வளிமண்டலத்திலிருந்து அணுக்களுடன் மோதுகின்றன, மேலும் வடக்கு விளக்குகளைப் பார்க்கிறோம்.

இருப்பினும், இந்த நிகழ்வு பொருந்தும் மற்ற நிகழ்வுகளும் உள்ளன. உதாரணத்திற்கு:

• கேத்தோடு கதிர் குழாய்கள். அவற்றின் மின்காந்த விலகல் அமைப்புகளில். CRTகள் 50 ஆண்டுகளுக்கும் மேலாக பல்வேறு சாதனங்களில் பயன்படுத்தப்பட்டு வருகின்றன, எளிமையான அலைக்காட்டி முதல் பல்வேறு வடிவங்கள் மற்றும் அளவுகள் கொண்ட தொலைக்காட்சிகள் வரை. வண்ண இனப்பெருக்கம் மற்றும் கிராபிக்ஸ் வேலை விஷயங்களில், சிலர் இன்னும் CRT மானிட்டர்களைப் பயன்படுத்துகிறார்கள் என்பது ஆர்வமாக உள்ளது.
• மின் இயந்திரங்கள் - ஜெனரேட்டர்கள் மற்றும் மோட்டார்கள். ஆம்பியரின் விசை இங்கு செயல்பட வாய்ப்புகள் அதிகம் என்றாலும். ஆனால் இந்த அளவுகளை அருகில் உள்ளதாகக் கருதலாம். இருப்பினும், இவை செயல்பாட்டின் போது சிக்கலான சாதனங்கள் ஆகும், இதில் பல உடல் நிகழ்வுகளின் செல்வாக்கு காணப்படுகிறது.
• அவற்றின் சுற்றுப்பாதைகள் மற்றும் திசைகளை அமைப்பதற்காக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள் முடுக்கிகளில்.

முடிவுரை

இக்கட்டுரையின் நான்கு முக்கிய ஆய்வறிக்கைகளை சுருக்கமாகவும், எளிய சொற்களில் கோடிட்டுக் காட்டவும்:

1. Lorentz விசை ஒரு காந்தப்புலத்தில் நகரும் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களில் செயல்படுகிறது. இது முக்கிய சூத்திரத்திலிருந்து பின்வருமாறு.
2. இது சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள் மற்றும் காந்த தூண்டலின் வேகத்திற்கு நேரடியாக விகிதாசாரமாகும்.
3. துகள் வேகத்தை பாதிக்காது.
4. துகள்களின் திசையை பாதிக்கிறது.

"மின்சார" பகுதிகளில் அதன் பங்கு மிகவும் பெரியது. ஒரு நிபுணர் அடிப்படை இயற்பியல் சட்டங்களைப் பற்றிய அடிப்படை கோட்பாட்டுத் தகவலை இழக்கக்கூடாது. இந்த அறிவு பயனுள்ளதாக இருக்கும், அதே போல் அறிவியல் வேலை, வடிவமைப்பு மற்றும் பொது வளர்ச்சியில் ஈடுபடுபவர்களுக்கும் பயனுள்ளதாக இருக்கும்.

லோரென்ட்ஸ் விசை என்றால் என்ன, அது எதற்கு சமம் மற்றும் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களில் எவ்வாறு செயல்படுகிறது என்பதை இப்போது நீங்கள் அறிவீர்கள். உங்களிடம் ஏதேனும் கேள்விகள் இருந்தால், கட்டுரையின் கீழே உள்ள கருத்துகளில் அவர்களிடம் கேளுங்கள்!

பொருட்கள்

சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களை நகர்த்துவதில் காந்தப்புலம் செலுத்தும் செயல் தொழில்நுட்பத்தில் மிகவும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

எடுத்துக்காட்டாக, டிவி கினெஸ்கோப்களில் எலக்ட்ரான் கற்றை விலகல் ஒரு காந்தப்புலத்தைப் பயன்படுத்தி மேற்கொள்ளப்படுகிறது, இது சிறப்பு சுருள்களால் உருவாக்கப்படுகிறது. பல மின்னணு சாதனங்களில், சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களின் கற்றைகளை மையப்படுத்த காந்தப்புலம் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

கட்டுப்படுத்தப்பட்ட தெர்மோநியூக்ளியர் எதிர்வினையைச் செயல்படுத்துவதற்கு தற்போது உருவாக்கப்பட்ட சோதனை வசதிகளில், பிளாஸ்மாவில் ஒரு காந்தப்புலத்தின் செயல், வேலை செய்யும் அறையின் சுவர்களைத் தொடாத ஒரு தண்டுக்குள் திருப்பப் பயன்படுகிறது. ஒரு சீரான காந்தப்புலத்தில் ஒரு வட்டத்தில் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களின் இயக்கம் மற்றும் துகள்களின் வேகத்திலிருந்து அத்தகைய இயக்கத்தின் காலத்தின் சுதந்திரம் ஆகியவை சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களின் சுழற்சி முடுக்கிகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன - சைக்ளோட்ரான்கள்.

லோரென்ட்ஸ் படையின் செயல்பாடு எனப்படும் சாதனங்களிலும் பயன்படுத்தப்படுகிறது மாஸ் ஸ்பெக்ட்ரோகிராஃப்கள், அவை குறிப்பிட்ட கட்டணங்களுக்கு ஏற்ப சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களை பிரிக்க வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன.

எளிமையான மாஸ் ஸ்பெக்ட்ரோகிராஃபின் திட்டம் படம் 1 இல் காட்டப்பட்டுள்ளது.

அறை 1 இல், காற்று வெளியேற்றப்படும், ஒரு அயனி மூலம் உள்ளது 3. அறை ஒரு சீரான காந்தப்புலத்தில் வைக்கப்படுகிறது, அதன் ஒவ்வொரு புள்ளியிலும் தூண்டல் \(~\vec B\) விமானத்தின் விமானத்திற்கு செங்குத்தாக இருக்கும். வரைந்து நம்மை நோக்கி இயக்கப்பட்டது (படம் 1 இல் இந்த புலம் வட்டங்களால் குறிக்கப்படுகிறது) . A h B மின்முனைகளுக்கு இடையில் ஒரு முடுக்கி மின்னழுத்தம் பயன்படுத்தப்படுகிறது, இதன் செல்வாக்கின் கீழ் மூலத்திலிருந்து வெளிப்படும் அயனிகள் முடுக்கி, தூண்டல் கோடுகளுக்கு செங்குத்தாக ஒரு குறிப்பிட்ட வேகத்தில் காந்தப்புலத்தில் நுழைகின்றன. ஒரு வட்டத்தின் வளைவுடன் ஒரு காந்தப்புலத்தில் நகரும், அயனிகள் புகைப்பட தகடு 2 இல் விழுகின்றன, இது ஆரம் தீர்மானிக்க உதவுகிறது ஆர்இந்த வளைவு. காந்தப்புலத்தின் தூண்டலை அறிவது ATமற்றும் வேகம் υ அயனிகள், சூத்திரத்தின் படி

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

அயனிகளின் குறிப்பிட்ட கட்டணத்தை தீர்மானிக்க முடியும். மேலும் ஒரு அயனியின் மின்னேற்றம் தெரிந்தால், அதன் நிறை கணக்கிட முடியும்.

இலக்கியம்

அக்செனோவிச் எல்.ஏ. உயர்நிலைப் பள்ளியில் இயற்பியல்: கோட்பாடு. பணிகள். சோதனைகள்: Proc. பொது வழங்கும் நிறுவனங்களுக்கான கொடுப்பனவு. சூழல்கள், கல்வி / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; எட். கே.எஸ். ஃபரினோ. - Mn.: Adukatsia i vykhavanne, 2004. - C. 328.

வரையறை

காந்தப்புலத்தில் நகரும் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள் மீது செயல்படும் சக்தி, இதற்கு சமம்:

அழைக்கப்பட்டது லோரென்ட்ஸ் விசை (காந்த சக்தி).

வரையறை (1) அடிப்படையில், பரிசீலனையில் உள்ள சக்தியின் மாடுலஸ்:

துகள் திசைவேக திசையன் எங்கே, q என்பது துகள் கட்டணம், காந்தப்புலம் தூண்டல் திசையன் சார்ஜ் அமைந்துள்ள இடத்தில், திசையன்களுக்கு இடையே உள்ள கோணம் மற்றும் . வெளிப்பாடு (2) இலிருந்து, சார்ஜ் காந்தப்புலக் கோடுகளுக்கு இணையாக நகர்ந்தால், லோரென்ட்ஸ் விசை பூஜ்ஜியமாகும். சில நேரங்களில், லோரென்ட்ஸ் சக்தியை தனிமைப்படுத்த முயற்சிப்பது, குறியீட்டைப் பயன்படுத்தி அதைக் குறிக்கிறது:

லோரென்ட்ஸ் படையின் திசை

லோரென்ட்ஸ் விசை (எந்த விசையையும் போல) ஒரு திசையன். அதன் திசையானது திசைவேக திசையன் மற்றும் திசையன் ஆகியவற்றிற்கு செங்குத்தாக உள்ளது (அதாவது, திசைவேகம் மற்றும் காந்த தூண்டல் திசையன்கள் அமைந்துள்ள விமானத்திற்கு செங்குத்தாக) மற்றும் வலது கிம்லெட்டின் விதியால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது (வலது திருகு) படம். 1 (a) . நாம் எதிர்மறையான கட்டணத்தைக் கையாள்வோமானால், லோரென்ட்ஸ் விசையின் திசையானது குறுக்கு உற்பத்தியின் விளைவுக்கு நேர்மாறாக இருக்கும் (படம் 1(பி)).

திசையன் நம் மீது வரைபடங்களின் விமானத்திற்கு செங்குத்தாக இயக்கப்படுகிறது.

லோரென்ட்ஸ் படையின் பண்புகளின் விளைவுகள்

Lorentz விசை எப்போதும் சார்ஜ் வேகத்தின் திசைக்கு செங்குத்தாக இயக்கப்படுவதால், துகள் மீது அதன் வேலை பூஜ்ஜியமாகும். ஒரு நிலையான காந்தப்புலத்துடன் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள் மீது செயல்படுவதன் மூலம், அதன் ஆற்றலை மாற்றுவது சாத்தியமில்லை என்று மாறிவிடும்.

காந்தப்புலம் சீரானது மற்றும் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களின் திசைவேகத்திற்கு செங்குத்தாக இயக்கப்பட்டால், லோரென்ட்ஸ் விசையின் செல்வாக்கின் கீழ் உள்ள மின்னழுத்தம் காந்த தூண்டல் திசையனுக்கு செங்குத்தாக இருக்கும் ஒரு விமானத்தில் ஆரம் R=const என்ற வட்டத்தில் நகரும். இந்த வழக்கில், வட்டத்தின் ஆரம்:

m என்பது துகள் நிறை, |q| என்பது துகள் சார்ஜ் மாடுலஸ், சார்பியல் லோரென்ட்ஸ் காரணி, c என்பது வெற்றிடத்தில் ஒளியின் வேகம்.

லோரென்ட்ஸ் விசை ஒரு மையவிலக்கு விசை. ஒரு காந்தப்புலத்தில் ஒரு அடிப்படை சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள் விலகல் திசையின் படி, அதன் அடையாளம் (படம் 2) பற்றி ஒரு முடிவு செய்யப்படுகிறது.

காந்த மற்றும் மின்சார புலங்களின் முன்னிலையில் லோரென்ட்ஸ் ஃபோர்ஸ் ஃபார்முலா

இரண்டு புலங்கள் (காந்தம் மற்றும் மின்சாரம்) ஒரே நேரத்தில் அமைந்துள்ள ஒரு சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள் விண்வெளியில் நகர்ந்தால், அதன் மீது செயல்படும் சக்தி இதற்கு சமம்:

சார்ஜ் அமைந்துள்ள இடத்தில் மின்சார புல வலிமை திசையன் எங்கே உள்ளது. வெளிப்பாடு (4) அனுபவபூர்வமாக லோரென்ட்ஸால் பெறப்பட்டது. சூத்திரத்தில் (4) நுழையும் விசையானது லோரென்ட்ஸ் விசை (லோரன்ட்ஸ் படை) என்றும் அழைக்கப்படுகிறது. லோரென்ட்ஸ் சக்தியை கூறுகளாகப் பிரித்தல்: மின்சாரம் மற்றும் காந்தம் ஒப்பீட்டளவில், இது நிலைம சட்டத்தின் தேர்வுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது. எனவே, சார்ஜின் அதே வேகத்தில் குறிப்பு சட்டகம் நகர்ந்தால், அத்தகைய சட்டகத்தில் துகள் மீது செயல்படும் லோரென்ட்ஸ் விசை பூஜ்ஜியத்திற்கு சமமாக இருக்கும்.

லோரென்ட்ஸ் படை அலகுகள்

SI அமைப்பில் உள்ள லோரன்ட்ஸ் விசைக்கான (அதே போல் வேறு எந்த விசையும்) அடிப்படை அளவீட்டு அலகு: [F]=H

GHS இல்: [F]=din

சிக்கலைத் தீர்ப்பதற்கான எடுத்துக்காட்டுகள்

உதாரணமாக

உடற்பயிற்சி.தூண்டல் B உடன் காந்தப்புலத்தில் ஒரு வட்டத்தில் நகரும் எலக்ட்ரானின் கோண வேகம் என்ன?

தீர்வு.ஒரு எலக்ட்ரான் (சார்ஜ் கொண்ட ஒரு துகள்) ஒரு காந்தப்புலத்தில் நகர்வதால், வடிவத்தின் லோரென்ட்ஸ் விசை அதன் மீது செயல்படுகிறது:

இதில் q=q e என்பது எலக்ட்ரான் சார்ஜ் ஆகும். எலக்ட்ரான் ஒரு வட்டத்தில் நகர்கிறது என்று நிபந்தனை கூறுவதால், இதன் பொருள், எனவே, லோரென்ட்ஸ் விசை மாடுலஸின் வெளிப்பாடு வடிவம் எடுக்கும்:

லோரென்ட்ஸ் விசை மையவிலக்கு மற்றும் கூடுதலாக, நியூட்டனின் இரண்டாவது விதியின்படி, எங்கள் விஷயத்தில் இது சமமாக இருக்கும்:

வெளிப்பாடுகளின் சரியான பகுதிகளை சமன் (1.2) மற்றும் (1.3), எங்களிடம் உள்ளது:

வெளிப்பாடு (1.3) இலிருந்து நாம் வேகத்தைப் பெறுகிறோம்:

ஒரு வட்டத்தில் எலக்ட்ரானின் புரட்சியின் காலத்தை பின்வருமாறு காணலாம்:

காலத்தை அறிந்தால், கோண வேகத்தை பின்வருமாறு காணலாம்:

பதில்.

உதாரணமாக

உடற்பயிற்சி.மின்னேற்றம் கொண்ட துகள் (சார்ஜ் q, நிறை m) ஒரு பகுதிக்கு v வேகத்துடன் பறக்கிறது, அங்கு வலிமை E மற்றும் காந்தப்புலம் மற்றும் தூண்டல் B கொண்ட காந்தப்புலம் உள்ளது. திசையன்கள் மற்றும் திசையில் ஒத்துப்போகின்றன. புலங்களில் இயக்கம் தொடங்கும் தருணத்தில் துகள் முடுக்கம் என்ன, என்றால் ?

Lorentz விசை என்பது நகரும் மின் கட்டணத்தில் மின்காந்த புலத்தின் பக்கத்திலிருந்து செயல்படும் விசை ஆகும். பெரும்பாலும், இந்த புலத்தின் காந்த கூறு மட்டுமே லோரென்ட்ஸ் விசை என்று அழைக்கப்படுகிறது. தீர்மானிப்பதற்கான சூத்திரம்:

F = q(E+vB),

எங்கே கேதுகள் கட்டணம்;ஈமின்சார புல வலிமை;பி- காந்தப்புல தூண்டல்;vஎன்பது துகளின் வேகம்.

லோரென்ட்ஸ் விசை கொள்கையளவில் மிகவும் ஒத்ததாக இருக்கிறது, பிந்தையது முழு கடத்தியிலும் செயல்படுகிறது, இது பொதுவாக மின்சாரம் நடுநிலையானது, மற்றும் லோரென்ட்ஸ் விசை ஒரு மின்காந்த புலத்தின் செல்வாக்கை விவரிக்கிறதுஒற்றை நகரும் கட்டணத்தில் மட்டுமே.

இது கட்டணங்களின் இயக்கத்தின் வேகத்தை மாற்றாது, ஆனால் திசைவேக திசையனை மட்டுமே பாதிக்கிறது, அதாவது சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களின் இயக்கத்தின் திசையை மாற்ற முடியும் என்பதன் மூலம் இது வகைப்படுத்தப்படுகிறது.

இயற்கையில், காஸ்மிக் கதிர்வீச்சின் விளைவுகளிலிருந்து பூமியைப் பாதுகாக்க Lorentz சக்தி உங்களை அனுமதிக்கிறது. அதன் செல்வாக்கின் கீழ், பூமியின் காந்தப்புலத்தின் இருப்பு காரணமாக கிரகத்தின் மீது விழும் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்கள் நேரான பாதையில் இருந்து விலகி, அரோராக்களை ஏற்படுத்துகின்றன.

பொறியியலில், லோரென்ட்ஸ் படை அடிக்கடி பயன்படுத்தப்படுகிறது: அனைத்து என்ஜின்கள் மற்றும் ஜெனரேட்டர்களிலும், ரோட்டரை இயக்குவது அவள்தான்ஸ்டேட்டரின் மின்காந்த புலத்தின் செல்வாக்கின் கீழ்.

எனவே, எந்த மின் மோட்டார்கள் மற்றும் மின்சார இயக்கிகளிலும், லோரென்ட்ஸ் விசை முக்கிய வகை சக்தியாகும். கூடுதலாக, இது துகள் முடுக்கிகளிலும், அதே போல் எலக்ட்ரான் துப்பாக்கிகளிலும் பயன்படுத்தப்படுகிறது, இது முன்பு குழாய் தொலைக்காட்சிகளில் நிறுவப்பட்டது. ஒரு கினெஸ்கோப்பில், துப்பாக்கியால் உமிழப்படும் எலக்ட்ரான்கள் ஒரு மின்காந்த புலத்தின் செல்வாக்கின் கீழ் திசைதிருப்பப்படுகின்றன, இது லோரென்ட்ஸ் விசையின் பங்கேற்புடன் நிகழ்கிறது.

கூடுதலாக, இந்த விசையானது மாஸ் ஸ்பெக்ட்ரோமெட்ரி மற்றும் மாஸ் எலக்ட்ரோகிராஃபி ஆகியவற்றில் பயன்படுத்தப்படுகிறது, அவை குறிப்பிட்ட மின்னூட்டத்தின் அடிப்படையில் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களை வரிசைப்படுத்தும் திறன் கொண்ட கருவிகளுக்கு (துகள் வெகுஜனத்திற்கு சார்ஜ் விகிதம்). இது அதிக துல்லியத்துடன் துகள்களின் வெகுஜனத்தை தீர்மானிக்க உதவுகிறது. இது மற்ற கருவிகளிலும் பயன்பாட்டைக் காண்கிறது, எடுத்துக்காட்டாக, மின்சாரம் கடத்தும் திரவ ஊடகத்தின் (ஃப்ளோமீட்டர்கள்) ஓட்டத்தை அளவிடுவதற்கான தொடர்பு இல்லாத முறையில். திரவ ஊடகம் மிக அதிக வெப்பநிலை (உலோகங்கள், கண்ணாடி, முதலியன உருகுதல்) இருந்தால் இது மிகவும் முக்கியமானது.