Lorentzkraften
Et magnetfelt kan skyve på en bevegelig ladning, men bare sidelengs — vinkelrett på både hastigheten dens og feltet selv. Dette sidelengs presset øker aldri ladningens fart eller senker den; det bøyer bare banen, og krummer den til en sirkel hvis feltet forblir konstant.
Formelen
F = q · v · B
- F — kraft (N): det sidelengs magnetiske presset på ladningen
- q — ladning (C): mengden elektrisk ladning partikkelen bærer
- v — hastighet (m/s): hvor raskt ladningen beveger seg, her vinkelrett på feltet
- B — magnetfelt (T): styrken av det magnetiske feltet ladningen beveger seg gjennom
Utarbeidet eksempel
En ladet partikkel med en ladning på 2 coulomb beveger seg med 3 meter per sekund, vinkelrett på et magnetfelt på 5 tesla. Hvilken kraft kjenner den?
- 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
Test deg selv
Den samme ladningen på 2 coulomb beveger seg nå med 3 meter per sekund gjennom et sterkere felt på 10 tesla. Hva er kraften på den?
- 30 N
- 15 N
- Riktig svar: 60 N
Riktig! Dobling av feltet dobler kraften: 2 C × 3 m/s × 10 T = 60 N.
En positiv ladning beveger seg til høyre gjennom et magnetfelt som peker inn i siden. Hvilken vei skyver den magnetiske kraften den?
- Riktig svar: Oppover
- Nedover
- Fremover, i samme retning den allerede beveger seg
Korrekt! Med høyrehåndsregelen kjenner en høyregående positiv ladning i et felt som peker inn i siden en kraft som skyver den oppover.
Der du ser dette
Et gammelt CRT-fjernsyn styrtet sin elektronstråle med magnetfelt, og malte skjermen ved å bøye ladede partikler tusenvis av ganger i sekundet. Nordlyset er den samme fysikken på planetar skala: ladede partikler fra solen spiral langs Jordens magnetfeltlinjer, og lyser etter hvert som de krummer.
Vanlige feil
Nøkkelsubtiliteten er at den magnetiske kraften ikke utfører noe arbeid: F = q · v · B skyver vinkelrett på hastigheten, så den kan bøye en bane men aldri øke ladningens fart eller senke den. Å få retningen feil er den andre glippen — kraften er vinkelrett på både hastigheten og feltet (høyre hånd: fingre langs hastigheten, krum mot feltet, tommel langs kraften). En positiv ladning ved 3 m/s som krysser et 10 T-felt kjenner 2 C × 3 m/s × 10 T = 60 N sidelengs.
Hvordan det henger sammen
Strømmer lager felt, og felt skyver bevegelige ladninger — de to halvdelene av elektromagnetismens tilbakemeldingspar, én leksjon fra hverandre. Faradays lov, neste, legger til den tredje: et endrende felt skaper en spenning som driver en strøm helt av seg selv. Dette sidelengs, fart-bevarende presset er hvorfor motorer spinner og hvorfor ladede partikler løper i sirkler i akseleratorer.