- Лоренца сила
-
Сила Лоренца (названа в честь голландского физика Хендрика Лоренца, впервые получившего верное и полное выражение для этой силы) - сила, с которой, в рамках классической (не квантовой) физики, электромагнитное поле действует на заряженную частицу (точечную, в общем случае - движущуюся). Силой Лоренца называют иногда силу, действующую на движущуюся точечную заряженную частицу лишь со стороны магнитного поля, нередко же полную силу - со стороны электромагнитного поля вообще[1] иначе говоря, со стороны электрического и магнитного полей:
(в СИ)
Содержание
Со стороны магнитного поля
Сила, действующая на заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле:
где:
- c — электродинамическая постоянная
- q — заряд частицы
- v — скорость частицы
- B — магнитная индукция поля
- α — угол между вектором скорости и вектором магнитной индукции (см также питч-угол)
Полная сила
При движении заряженной частицы в электромагнитном поле на неё будут действовать и электрическое, и магнитное поле, а полная сила есть сумма сил со стороны первого и второго:
где:
- E — напряжённость электрического поля,
- Fm — сила действующая со стороны магнитного поля (сила Лоренца в узком смысле),
- Fe — сила, действующая со стороны электрического поля,
- остальные обозначения - см. параграф выше.
Направление движения частицы в зависимости от её заряда при векторе магнитной индукции перпендикулярном вектору скорости (к нам из плоскости рисунка, перпендикулярно ей).Частные случаи (примеры применения)
В однородном магнитном поле, направленном перпендикулярно вектору скорости, под действием силы Лоренца заряженная частица будет равномерно двигаться по окружности постоянного радиуса r. Сила Лоренца в этом случае является центростремительной силой:
При скорости v намного меньшей скорости света период T не зависит от v:
Если заряженная частица движется в магнитном поле так, что вектор скорости v составляет с вектором магнитной индукции B угол α, то траекторией движения частицы является винтовая линия с радиусом r и шагом винта h:
Сила Лоренца используется в телевизионных электронно-лучевых трубках, а также в масс-спектрометрии.
Примечания
- ↑ Такая двойственность применения термина «сила Лоренца», очевидно, объясняется историческими причинами: дело в том, что сила, действующая на точечный заряд со стороны только электрического поля была известна задолго до Лоренца, Лоренц же получил общую формулу для действия и электрического и магнитного полей, отличающуюся от старой как раз выражением для магнитного поля. Поэтому то и другое, вполне логично, называют его именем.
См. также
Wikimedia Foundation. 2010.