Lorentzova síla
Magnetické pole dokáže tlačit na pohybující se náboj, ale jen do stran — kolmo na jeho rychlost i na samotné pole. Ten boční tlak nikdy náboj nezrychlí ani nezpomalí; jen ohýbá dráhu, zatáčejíc ji do kružnice, pokud pole zůstává konstantní.
Vzorec
F = q · v · B
- F — síla (N): boční magnetický tlak na náboj
- q — náboj (C): množství elektrického náboje neseného částicí
- v — rychlost (m/s): jak rychle se náboj hýbe, tady kolmo na pole
- B — magnetické pole (T): intenzita magnetického pole, kterým náboj prochází
Řešený příklad
Nabitá částice s nábojem 2 coulomby se hýbe rychlostí 3 metry za sekundu kolmo na magnetické pole 5 tesla. Jakou sílu cítí?
- q = 2 C
- v = 3 m/s
- B = 5 T
- F = q · v · B
- F = 2 C · 3 m/s · 5 T
F = 30 N
Ověř se
Tentýž náboj 2 coulomby se teď hýbe rychlostí 3 metry za sekundu silnějším polem 10 tesla. Jaká je na něm síla?
- 30 N
- 15 N
- Správná odpověď: 60 N
Správně! Zdvojnásobení pole zdvojnásobí sílu: 2 C × 3 m/s × 10 T = 60 N.
Kladný náboj se hýbe vpravo magnetickým polem mířícím do stránky. Kterým směrem ho magnetická síla tlačí?
- Správná odpověď: Nahoru
- Dolů
- Dopředu, tímtéž směrem, kterým se už hýbe
Správně! Podle pravidla pravé ruky kladný náboj hýbající se vpravo v poli mířícím do stránky cítí sílu tlačící ho nahoru.
Kde to vidíš
Stará CRT televize řídila svaz elektronů magnetickými poli a malovala obraz ohýbáním nabitých částic tisíckrát za sekundu. Polární záře jsou tatáž fyzika v planetárním měřítku: nabité částice ze Slunce se spirálují podél zemských magnetických siločar a září, zatímco se stáčejí.
Časté chyby
Klíčová jemnost je, že magnetická síla nekoná práci: F = q · v · B tlačí kolmo na rychlost, takže dokáže dráhu ohnout, ale nikdy náboj nezrychlit ani nezpomalit. Druhým skluzem je směr — síla je kolmá na rychlost i pole (pravá ruka: prsty podél rychlosti, ohýbej k poli, palec ukazuje sílu). Kladný náboj rychlostí 3 m/s přecházející pole 10 T cítí 2 C × 3 m/s × 10 T = 60 N do strany.
Jak to souvisí
Proudy dělají pole a pole tlačí pohybující se náboje — dvě poloviny zpětnovazebné dvojice elektřiny a magnetismu, o lekci od sebe. Faradayův zákon dále přidává třetí: měnící se pole vytváří napětí, které samo žene proud. Tento boční, rychlost zachovávající tlak je důvod, proč se motory točí a proč nabité částice krouží v urychlovačích.