Lorentzova sila
Magnetsko polje može gurati gibajući naboj, ali samo ustranu — okomito i na brzinu i na samo polje. Taj bočni potisak nikad ne ubrzava naboj niti ga usporava; samo savija putanju, kriveći je u kružnicu ako polje ostaje stalno.
Formula
F = q · v · B
- F — sila (N): bočni magnetski potisak na naboj
- q — naboj (C): količina električnog naboja koju čestica nosi
- v — brzina (m/s): koliko brzo se naboj giba, ovdje okomito na polje
- B — magnetsko polje (T): jakost magnetskog polja kroz koje se naboj giba
Riješeni primjer
Nabijena čestica s nabojem od 2 kulona giba se 3 metra u sekundi, okomito na magnetsko polje od 5 tesla. Koju silu osjeća?
- 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
Testiraj se
Isti naboj od 2 kulona sada se giba 3 metra u sekundi kroz jače polje od 10 tesla. Koja je sila na njemu?
- 30 N
- 15 N
- Točan odgovor: 60 N
Točno! Udvostručenje polja udvostručuje silu: 2 C × 3 m/s × 10 T = 60 N.
Pozitivan naboj giba se udesno kroz magnetsko polje koje pokazuje u stranicu. Kuda ga gura magnetska sila?
- Točan odgovor: Prema gore
- Prema dolje
- Naprijed, u smjeru u kojem se već giba
Točno! Pravilom desne ruke, pozitivan naboj koji se giba udesno u polju koje pokazuje u stranicu osjeća silu koja ga gura prema gore.
Gdje ovo vidiš
Stari CRT televizor upravljao je svojim snopom elektrona magnetskim poljima, slikajući zaslon savijanjem nabijenih čestica tisuće puta u sekundi. Sjeverne zavjere ista su fizika u planetarnom mjerilu: nabijene čestice sa Sunca spirale duž linija Zemljinog magnetskog polja, svijetleći dok se krive.
Česte greške
Ključna suptilnost je da magnetska sila ne vrši rad: F = q · v · B gura okomito na brzinu, pa može savijati putanju ali nikad ubrzati naboj niti ga usporiti. Griješenje smjera drugi je korak — sila je okomita i na brzinu i na polje (desna ruka: prsti duž brzine, savij prema polju, palac duž sile). Pozitivan naboj pri 3 m/s koji prelazi polje od 10 T osjeća 2 C × 3 m/s × 10 T = 60 N ustranu.
Kako se povezuje
Struje stvaraju polja, a polja guraju gibajuće naboje — dvije polovice para povratne veze elektromagnetizma, lekciju apart. Faradayev zakon, sljedeće, dodaje treću: promjenjivo polje stvara napon koji sam pokreće struju. Ovaj bočni, brzinu-čuvajući potisak razlog je što se motori vrte i što nabijene čestice kruže u ubrzivačima.