Lorenca spēks
Magnētiskais lauks var grūzt kustošu lādiņu, bet tikai sāniski — perpendikulāri gan tā ātrumam, gan laukam pašam. Šis sāniskais grūdiens nekad nepaātrina lādiņu un nepalēnina to; tas tikai liec ceļu, izliecot to aplī, ja lauks paliek nemainīgs.
Formula
F = q · v · B
- F — spēks (N): sāniskais magnētiskais grūdiens uz lādiņu
- q — lādiņš (C): elektriskā lādiņa daudzums, ko daļiņa nes
- v — ātrums (m/s): cik ātri lādiņš kustas, šeit perpendikulāri laukam
- B — magnētiskais lauks (T): magnētiskā lauka stiprums, caur kuru lādiņš kustas
Izrēķināts piemērs
Uzlādēta daļiņa ar lādiņu 2 kuloni kustas ar 3 metriem sekundē, perpendikulāri magnētiskajam laukam 5 teslas. Kādu spēku tā jūt?
- 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
Pārbaudi sevi
Tas pats 2 kulonu lādiņš tagad kustas ar 3 metriem sekundē cauri stiprākam 10 teslu laukam. Kāds ir spēks uz to?
- 30 N
- 15 N
- Pareizā atbilde: 60 N
Pareizi! Lauka dubultošana dubulto spēku: 2 C × 3 m/s × 10 T = 60 N.
Pozitīvs lādiņš kustas pa labi cauri magnētiskajam laukam, kas rāda lapā iekšā. Uz kuru pusi magnētiskais spēks to grūž?
- Pareizā atbilde: Uz augšu
- Uz leju
- Uz priekšu, tajā pašā virzienā, kurā tas jau kustas
Pareizi! Izmantojot labās rokas likumu, pa labi kustošies pozitīvs lādiņš laukā, kas rāda lapā iekšā, jūt spēku, kas to grūž augšup.
Kur tu to redzi
Vecais CRT televizors stūrēja savu elektronu staru ar magnētiskiem laukiem, krāsojot ekrānu, liecot uzlādētas daļiņas tūkstošiem reižu sekundē. Ziemeļblāzma ir tā pati fizika planetārā mērogā: uzlādētas daļiņas no saules spirālē gar Zemes magnētiskā lauka līnijām, mirdzēdamas, kad tās liecas.
Biežākās kļūdas
Galvenā smalkums ir tas, ka magnētiskais spēks nedara darbu: F = q · v · B stumj perpendikulāri ātrumam, tāpēc tas var liekt ceļu, bet nekad nepaātrināt lādiņu vai palēnināt to. Virziena kļūdas ir otrā kļūda — spēks ir perpendikulārs gan ātrumam, gan laukam (labā roka: pirksti gar ātrumu, saliec pret lauku, īkšķis gar spēku). Pozitīvs lādiņš ar 3 m/s, šķērsojot 10 T lauku, jūt 2 C × 3 m/s × 10 T = 60 N sāniski.
Kā tas savienojas
Strāvas rada laukus, un lauki grūž kustošus lādiņus — divas elektromagnētisma atgriezeniskā pāra puses, vienu stundu attālumā. Faradeja likums, tālāk, pievieno trešo: mainīgs lauks rada spriegumu, kas dzī strāvu pats par sevi. Šis sāniskais, ātrumu saglabājošais grūdiens ir iemesls, kāpēc dzinēji griežas un kāpēc uzlādētas daļiņas skrien apļos paātrinātājos.