ადრეულ ფიზიკაში ერთი გასაკვირი აღმოჩენა იყო ის, რომ ელექტროობა და მაგნეტიზმი ერთი და იგივე ფენომენის ორი მხარეა: ელექტრომაგნეტიზმი. სინამდვილეში, მაგნიტური ველები წარმოიქმნება ელექტრული მუხტების მოძრავი ან ელექტრული ველის ცვლილებებით. როგორც ასეთი, მაგნიტური ძალები მოქმედებენ არა მხოლოდ მაგნიტიზირებულ ყველაფერზე, არამედ მოძრავ მუხტებზეც.
მაგნიტური ძალის განმარტება
მაგნიტური ძალა არის ძალა ობიექტზე, მაგნიტურ ველთან ურთიერთქმედების გამო.
მაგნიტური ძალის SI ერთეული არის ნიუტონი (N) და მაგნიტური ველის SI ერთეული არის ტესლა (T).
ვისაც ორი მუდმივი მაგნიტი აქვს ჩატარებული ერთმანეთთან, მან შეამჩნია მაგნიტური ძალის არსებობა. თუ ორი მაგნიტური სამხრეთ პოლუსი ან ორი მაგნიტური ჩრდილოეთის პოლუსი მიუახლოვდება ერთმანეთს, მაგნიტური ძალა მოგერიებაა და მაგნიტები ერთმანეთის საწინააღმდეგო მიმართულებით დაიძვრება. თუ საპირისპირო ბოძები მიუახლოვდა, ეს მიმზიდველია.
მაგრამ მაგნიტური ველის ფუნდამენტური წარმოშობა მოძრავი მუხტია. მიკროსკოპულ დონეზე, ეს ხდება მაგნიტიზირებული მასალების ატომებში ელექტრონების მოძრაობის გამო. მაგნიტური ძალების წარმოშობის გაგება უფრო ნათლად შეგვიძლია, მაშინ იმის გაგებით, თუ როგორ მოქმედებს მაგნიტური ველი მოძრავ მუხტზე.
მაგნიტური ძალის განტოლება
ლორენცის ძალის კანონი უკავშირებს მაგნიტურ ველს იმ ძალას, რომელსაც გრძნობს მოძრავი მუხტი ან მიმდინარეობა. ეს კანონი შეიძლება გამოიხატოს როგორც ვექტორული ჯვარი პროდუქტი:
\ bold F = q \ bold v \ times \ bold B
ბრალდებითqმოძრაობს სიჩქარითვმაგნიტურ ველშიბ.შედეგის სიდიდე ამარტივებსF = qvBsin (θ)სადθარის კუთხე შორისვდაბ. (ასე რომ, ძალა მაქსიმალურია როდისვდაბპერპენდიკულარულია და 0, როდესაც ისინი პარალელურია.)
ეს ასევე შეიძლება დაიწეროს შემდეგნაირად:
ელექტროენერგიისთვისმესიგრძის მავთულშილსფეროშიბ.
ეს იმიტომ ხდება:
\ bold IL = \ frac {q} {\ Delta t} L = q \ frac {L} {\ Delta t} = q \ სქელი v
Რჩევები
თუ ელექტრული ველიც არსებობს, ამ ძალის კანონი მოიცავს ტერმინსqეელექტროენერგიის ჩართვაც, სადეარის ელექტრული ველი.
ლორენცის ძალის მიმართულებას განსაზღვრავსმარჯვენა წესი. თუ მარჯვენა ხელის საჩვენებელ თითს მიმართავთ მიმართულებით, დადებითი მუხტი მოძრაობს და თქვენი შუა თითი მაგნიტური ველის მიმართულებით, თქვენი ცერი იძლევა ძალა. (უარყოფითი მუხტისთვის, მიმართულება იცვლება.)
მაგალითები
მაგალითი 1:დადებითად დამუხტული ალფა ნაწილაკი, რომელიც მიემართება მარჯვნივ, შედის ერთგვაროვან 0,083 T მაგნიტურ ველში, მაგნიტური ველის ხაზებით ეკრანიდან. შედეგად, ის მოძრაობს წრეში. რა არის მისი წრიული ბილიკის რადიუსი და მიმართულება, თუ ნაწილაკის სიჩქარეა 2 × 105 ქალბატონი? (ალფა ნაწილაკის მასა არის 6,64424 × 10-27 კგ, და ის შეიცავს ორ დადებითად დამუხტულ პროტონს.)
ნაწილაკის ველში მოხვედრისას, მარჯვენა წესის გამოყენებით, შეგვიძლია დავადგინოთ, რომ იგი თავდაპირველად განიცდის დაღმავალ ძალას. როგორც იგი ცვლის მიმართულებას ველში, მაგნიტური ძალა მთავრდება წრიული ორბიტის ცენტრისკენ. Ისემისი მოძრაობა იქნება საათის ისრის მიმართულებით.
ობიექტებისთვის, რომლებიც წრიულ მოძრაობას განიცდიან მუდმივი სიჩქარით, მოცემულია წმინდა ძალავწმინდა = მვ2/r.ამის ტოლია მაგნიტური ძალა, ამის შემდეგ ჩვენ შეგვიძლია ამოვხსნათრ:
\ frac {mv ^ 2} {r} = qvB \ გულისხმობს r = \ frac {mv} {qB} = \ frac {(6.64424 \ ჯერ 10 ^ {- 27}) (2 \ ჯერ 10 ^ 5)} {(2 \ ჯერ 1,602 \ ჯერ 10 ^ {- 19}) (0,083)} = 0,05 \ ტექსტი {მ}
მაგალითი 2:განსაზღვრეთ ძალის ერთეულის სიგრძე ორ პარალელურ სწორ სადენზე მანძილზერგარდა მიმდინარე მატარებელიმე.
მას შემდეგ, რაც ველი და დენი მართი კუთხითაა, მიმდინარე ტარების მავთულზე ძალააF = ILB, ასე რომ ძალა ერთეულის სიგრძეზე იქნებაF / L = IB.
ველი მავთულის გამო მოცემულია:
B = \ frac {\ mu_0I} {2 \ pi r}
ასე რომ, ერთ მავთულზე გრძნობენ ძალას ერთ მავთულს მეორის გამო:
\ frac {F} {L} = IB = \ frac {\ mu_0I ^ 2} {2 \ pi r}
გაითვალისწინეთ, რომ თუ დინების მიმართულება იგივეა, მარჯვენა წესი გვიჩვენებს, რომ ეს მიმზიდველი ძალა იქნება. თუ დინებები ანტი-გასწორებულია, ეს მოგერიება.