Lorentz Kuvveti
Bir manyetik alan, hareket eden bir yükü itebilir, ama yalnızca yanal olarak — hem hızına hem de alanın kendisine dik olarak. Bu yanal itme, yükü asla hızlandırmaz ya da yavaşlatmaz; sadece yolunu büker, alan sabit kalırsa onu bir daireye dönüştürür.
Formül
F = q · v · B
- F — kuvvet (N): yük üzerindeki yanal manyetik itme
- q — yük (C): parçacığın taşıdığı elektrik yükü miktarı
- v — hız (m/s): yükün, burada alana dik olarak, ne kadar hızlı hareket ettiği
- B — manyetik alan (T): yükün içinden geçtiği manyetik alanın gücü
Çözümlenmiş Örnek
2 coulomb yüklü bir parçacık, 5 tesla'lık bir manyetik alana dik olarak 3 metre bölü saniye hızla hareket ediyor. Ne kadar kuvvet hisseder?
- 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
Kendini test et
Aynı 2 coulomb yük şimdi 3 metre bölü saniye hızla, daha güçlü 10 tesla'lık bir alandan geçiyor. Üzerindeki kuvvet nedir?
- 30 N
- 15 N
- Doğru cevap: 60 N
Doğru! Alanı iki katına çıkarmak kuvveti iki katına çıkarır: 2 C × 3 m/s × 10 T = 60 N.
Pozitif bir yük, sayfaya doğru yönelen bir manyetik alanda sağa doğru hareket ediyor. Manyetik kuvvet onu hangi yöne iter?
- Doğru cevap: Yukarı
- Aşağı
- İleri, zaten hareket ettiği yönde
Doğru! Sağ el kuralını kullanarak, sayfaya doğru yönelen bir alanda sağa hareket eden pozitif bir yük, kendisini yukarı iten bir kuvvet hisseder.
Nerede Görürsün
Eski bir CRT televizyon, elektron demetini manyetik alanlarla yönlendirir ve yüklü parçacıkları saniyede binlerce kez bükerek ekranı boyardı. Kuzey ışıkları, aynı fiziğin gezegen ölçeğindeki halidir: Güneş'ten gelen yüklü parçacıklar Dünya'nın manyetik alan çizgileri boyunca spiraller çizer ve kıvrıldıkça parlarlar.
Yaygın Hatalar
Kilit incelik, manyetik kuvvetin iş yapmamasıdır: F = q · v · B hıza dik yönde iter; bu yüzden bir yolu bükebilir ama yükü asla hızlandıramaz ya da yavaşlatamaz. Yönü şaşırmak ise diğer kaymadır — kuvvet hem hıza hem de alana diktir (sağ el: parmaklar hız yönünde, alana doğru kıvrılır, başparmak kuvvet yönünde). 3 m/s hızla 10 T'lik bir alanı kesen pozitif bir yük, yanal olarak 2 C × 3 m/s × 10 T = 60 N kuvvet hisseder.
Nasıl Bağlantılı
Akımlar alanları üretir, alanlar hareketli yükleri iter — elektromanyetizmanın geri besleme çiftinin iki yarısı, aralarında yalnızca bir ders var. Sıradaki Faraday yasası üçüncüyü ekler: değişen bir alan, tamamen kendi başına bir akımı süren bir gerilim oluşturur. Bu yanal ve hızı koruyan itme, motorların dönmesinin ve yüklü parçacıkların hızlandırıcılarda daireler çizmesinin nedenidir.