Lorentzi jõud
Magnetväli saab lükata liikuvat laengut, aga ainult küljelt — risti nii tema kiiruse kui väljaga enesega. See külgmine lüke ei kiirenda ega aeglusta laengut kunagi; ta ainult paindutab teed, kõverdades ta ringiks, kui väli püsib konstantsena.
Valem
F = q · v · B
- F — jõud (N): küljelt tulev magnetlüke laengule
- q — laeng (C): elektrilaengu hulk, mida osake kannab
- v — kiirus (m/s): kui kiiresti laeng liigub, siin risti väljaga
- B — magnetväli (T): magnetvälja tugevus, millest laeng läbi liigub
Lahendatud näide
Laetud osake laenguga 2 kulonit liigub kiirusega 3 meetrit sekundis, risti magnetväljaga 5 tesla. Missugust jõudu ta tunneb?
- 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
Kontrolli end
Sama 2-kuloniline laeng liigub nüüd kiirusega 3 meetrit sekundis läbi tugevama 10 teslase välja. Missugune on talle mõjuv jõud?
- 30 N
- 15 N
- Õige vastus: 60 N
Õigesti! Välja kahekordistamine kahekordistab jõu: 2 C × 3 m/s × 10 T = 60 N.
Positiivne laeng liigub paremale läbi magnetvälja, kes osutab lehe sisse. Missuguses suunas magnetjõud teda lükkab?
- Õige vastus: Üles
- Alla
- Edasi, samas suunas, kus ta juba liigub
Õige! Parema käe reeglit kasutades tunneb paremale liikuv positiivne laeng väljas, kes osutab lehe sisse, jõudu, kes teda üles lükkab.
Kus sa seda näed
Vana katoodkiirtoruga televior juhtis oma elektronvihku magnetväljadega, maalides ekraani laetud osakesi tuhandeid kordi sekundis painutades. Virmalised on sama füüsika planeedisuuruses: päikeselt tulevad laetud osakesed spiraalitavad mööda Maa magnetvälja jooni, särades, kui nad kaarduvad.
Tüüpilised vead
Võtmepoand on see, et magnetjõud ei tee tööd: F = q · v · B lükkab risti kiirusega, seega ta saab teed painutada, aga ei kiirenda ega aeglusta laengut kunagi. Suuna eksimine on teine viga — jõud on risti nii kiiruse kui väljaga (parem käsi: sõrmed mööda kiirust, keera välja poole, pöial mööda jõudu). Positiivne laeng kiirusega 3 m/s ületades 10 T välja tunneb 2 C × 3 m/s × 10 T = 60 N küljelt.
Kuidas see seondub
Voolud teevad välju ja väljad lükkavad liikuvaid laenguid — elektromagnetismi tagasisidepaari kaks poolt, üks tund hiljem. Faraday seadus, järgmisena, lisab kolmanda: muutuv väli tekitab pinge, kes ajab voolu täiesti iseseisvalt. See külgmine, kiirust säilitav lüke on põhjus, miks mootorid pöörlevad ja miks laetud osakesed jooksevad kiirendites ringis.