Що таке сила Лоренца
Що таке сила Лоренца? Уявимо собі якусь середу, яку пронизують лінії напруженості електромагнітного поля. Якщо помістити в цій області будь електричний заряд (Це може бути як елементарна частинка, так і заряджене тіло), то на нього буде чинитися вплив F, зване «сила Лоренца». Один з ключових моментів - це наявність у частинки прискорення. Іншими словами, заряд рухливий. Існує формула для чисельного визначення її діючого значення:
F = Q * (E + ((1 / c) * v) * B),
де Q - заря- E - напруженість електричного поля-B - напруженість магнітного поля-v - швидкість частки, що несе заря- c - постійна швидкості світла.
Це лише одне з уявлень. Існує більш складне її написання, що дозволяє визначити, чому дорівнює сила Лоренца, напрямок векторів і їх потенціали також враховуються.
Як уже зазначалося (і видно з формули), обов'язковою умовою є рух. Справа в тому, що при русі заряду завдяки його взаємодії з полем виникає ЕРС (електрорушійна сила). Причому абсолютно не важливо, яка природа впливу, який ініціював рух (гравітаційне, дія зарядів один на одного та ін.).
У порівнянні з іншими впливами, сила Лоренца безпосередньо взаємопов'язана з висновками Ленца і підкоряється його Правилом. Нагадаємо суть останнього. Дія, що виникає електрорушійної силою на переміщається в поле заряд, завжди орієнтується таким чином (це векторна величина), щоб запобігти будь-які зміни в прискоренні.
Можна сказати, що сила Лоренца визначається кулонівським взаємодією зарядів і двох додаткових складових, пов'язаних з рухом - впливу магнітної сили і електричного поля. Зазвичай для пояснення процесів, що відбуваються використовують наступну модель: в магнітному полі з векторами індукції B існує відрізок провідника довжиною L і площею перетину S, по якому протікає електричний струм I. Останній безпосередньо залежить від кількості носіїв заряду Q, що проходять по одиниці об'єму за певний час (тобто, зі швидкістю v). Звідси, шукана сила (Лоренца) являє собою відношення зовнішньої сили, яка надає вплив на кожен носій заряду в розглянутому обсязі провідника до кількості зарядів.
Якщо розглядати векторні величини, то лоренцова сила завжди перпендикулярно спрямована до напрямів швидкості і індукції. Можна дуже просто визначити її орієнтованість, якщо скористатися відомим правилом лівої руки. Для цього слід подумки долоню лівої руки розмістити поряд з провідником так, щоб чотири пальці показували напрям, в якому протікає електричний струм, а вектор індукції поля був перпендикулярно направлений в долоню. В результаті великий палець (прямий кут з іншими) буде вказувати на вектор сили, що надає дію на заряди. Одна з особливостей даної сили полягає в тому, що вона змінює лише напрямок вектора швидкості кожної зарядженої частинки, при цьому не змінюючи енергію руху (кінетичну енергію).
Через час після відкриття було знайдено і застосування сили Лоренца. Одне з найбільш відомих - це її прояв в ефекті Холла. Саме завдяки їй в даному явищі відбувається зміщення зарядів і поява потенціалу на провідній пластині (стрічці). Ефект Холла широко застосовується в різних вимірювальних приладах і датчиках. Також варто відзначити принцип роботи кінескопів ЕПТ, в яких використовується отклоняющее вплив спрямованого магнітного поля на рухому заряджену частинку: випромінюються електродами («пушками») на вкриту люмінофором поверхню електрони відхиляються в точки з відомими координатами якраз завдяки взаємодії ліній напруженості поля і заряду рухаються часток .