Lorento jėga
Magnetinis laukas gali stumti judantį krūvį, bet tik į šoną — statmenai ir jo greičiui, ir pačiam laukui. Šis šoninis stūmimas niekada negreičia krūvio ir nelėtina jo; jis tik lenkia kelią, kreivindamas jį į apskritimą, jei laukas lieka pastovus.
Formulė
F = q · v · B
- F — jėga (N): šoninis magnetinis stūmimas ant krūvio
- q — krūvis (C): elektrinio krūvio kiekis, kurį neša dalelė
- v — greitis (m/s): kaip greitai krūvis juda, čia statmenai laukui
- B — magnetinis laukas (T): magnetinio lauko, per kurį krūvis juda, stipris
Išnagrinėtas pavyzdys
Įelektrinta dalelė, kurios krūvis 2 kulonai, juda 3 metrų per sekundę greičiu, statmenai 5 teslų magnetiniam laukui. Kokią jėgą ji jaučia?
- 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
Pasitikrink
Tas pats 2 kulonų krūvis dabar juda 3 metrų per sekundę greičiu per stipresnį 10 teslų lauką. Kokia jėga jai?
- 30 N
- 15 N
- Teisingas atsakymas: 60 N
Teisingai! Lauko padvigubinimas padvigubina jėgą: 2 C × 3 m/s × 10 T = 60 N.
Teigiamas krūvis juda dešinėn per magnetinį lauką, rodantį į puslapį. Kuria kryptimi magnetinė jėga jį stumia?
- Teisingas atsakymas: Aukštyn
- Žemyn
- Pirmyn, ta pačia kryptimi, kuria jis jau juda
Teisingai! Naudodamas dešiniosios rankos taisyklę, dešinėn judantis teigiamas krūvis lauke, rodančiame į puslapį, jaučia jėgą, stumiančią jį aukštyn.
Kur tai matai
Senas CRT televizorius valdė savo elektronų pluoštą magnetiniais laukais, piešdamas ekraną lenkdamas įelektrintas daleles tūkstančius kartų per sekundę. Šiaurės pašvaistės yra ta pati fizika planetiniu masteliu: įelektrintos dalelės iš saulės spiraliuoja išilgai Žemės magnetinio lauko linijų, švytėdamos jos kreivėja.
Dažnos klaidos
Pagrindinis subtilumas — magnetinė jėga neatlieka darbo: F = q · v · B stumia statmenai greičiui, tad ji gali lenkti kelią, bet niekada negreitina ir nelėtina krūvio. Krypties suklydimas yra kita klaida — jėga statmena ir greičiui, ir laukui (dešinioji ranka: pirštai išilgai greičio, sulenk link lauko, nykštys išilgai jėgos). Teigiamas krūvis, 3 m/s greičiu kertantis 10 T lauką, jaučia 2 C × 3 m/s × 10 T = 60 N į šoną.
Kaip tai siejasi
Srovės kuria laukus, o laukai stumia judančius krūvius — elektromagnetizmo grįžtamojo ryšio poros dvi pusės, viena pamoka atskirai. Faradėjaus dėsnis, toliau, prideda trečiąją: kintantis laukas sukuria įtampą, kuri varo srovę visai viena. Šis šoninis, greitį išlaikantis stūmimas yra tai, kodėl varikliai sukasi ir kodėl įelektrintos dalelės bėga apskritimais greitintuvuose.