Що таке сила Лоренца

Що таке сила Лоренца? Уявимо собі якусь середу, яку пронизують лінії напруженості електромагнітного поля. Якщо помістити в цій області будь електричний заряд (Це може бути як елементарна частинка, так і заряджене тіло), то на нього буде чинитися вплив F, зване «сила Лоренца». Один з ключових моментів - це наявність у частинки прискорення. Іншими словами, заряд рухливий. Існує формула для чисельного визначення її діючого значення:

F = Q * (E + ((1 / c) * v) * B),

де Q - заря- E - напруженість електричного поля-B - напруженість магнітного поля-v - швидкість частки, що несе заря- c - постійна швидкості світла.

Це лише одне з уявлень. Існує більш складне її написання, що дозволяє визначити, чому дорівнює сила Лоренца, напрямок векторів і їх потенціали також враховуються.

Як уже зазначалося (і видно з формули), обов`язковою умовою є рух. Справа в тому, що при русі заряду завдяки його взаємодії з полем виникає ЕРС (електрорушійна сила). Причому абсолютно не важливо, яка природа впливу, який ініціював рух (гравітаційне, дія зарядів один на одного та ін.).

У порівнянні з іншими впливами, сила Лоренца безпосередньо взаємопов`язана з висновками Ленца і підкоряється його Правилом. Нагадаємо суть останнього. Дія, що виникає електрорушійної силою на переміщається в поле заряд, завжди орієнтується таким чином (це векторна величина), щоб запобігти будь-які зміни в прискоренні.

Можна сказати, що сила Лоренца визначається кулонівським взаємодією зарядів і двох додаткових складових, пов`язаних з рухом - впливу магнітної сили і електричного поля. Зазвичай для пояснення процесів, що відбуваються використовують наступну модель: в магнітному полі з векторами індукції B існує відрізок провідника довжиною L і площею перетину S, по якому протікає електричний струм I. Останній безпосередньо залежить від кількості носіїв заряду Q, що проходять по одиниці об`єму за певний час (тобто, зі швидкістю v). Звідси, шукана сила (Лоренца) являє собою відношення зовнішньої сили, яка надає вплив на кожен носій заряду в розглянутому обсязі провідника до кількості зарядів.

Якщо розглядати векторні величини, то лоренцова сила завжди перпендикулярно спрямована до напрямів швидкості і індукції. Можна дуже просто визначити її орієнтованість, якщо скористатися відомим правилом лівої руки. Для цього слід подумки долоню лівої руки розмістити поряд з провідником так, щоб чотири пальці показували напрям, в якому протікає електричний струм, а вектор індукції поля був перпендикулярно направлений в долоню. В результаті великий палець (прямий кут з іншими) буде вказувати на вектор сили, що надає дію на заряди. Одна з особливостей даної сили полягає в тому, що вона змінює лише напрямок вектора швидкості кожної зарядженої частинки, при цьому не змінюючи енергію руху (кінетичну енергію).

Через час після відкриття було знайдено і застосування сили Лоренца. Одне з найбільш відомих - це її прояв в ефекті Холла. Саме завдяки їй в даному явищі відбувається зміщення зарядів і поява потенціалу на провідній пластині (стрічці). Ефект Холла широко застосовується в різних вимірювальних приладах і датчиках. Також варто відзначити принцип роботи кінескопів ЕПТ, в яких використовується отклоняющее вплив спрямованого магнітного поля на рухому заряджену частинку: випромінюються електродами («пушками») на вкриту люмінофором поверхню електрони відхиляються в точки з відомими координатами якраз завдяки взаємодії ліній напруженості поля і заряду рухаються часток .