Siła Lorentza

Siła Lorentza jest to siła, która działa na naładowaną cząstkę w ruchu w zewnętrznym polu magnetycznym.

Wzór na siłę Lorentza:

gdzie:

F - wartość siły Lorentza,
q₀ - ładunek elektryczny,
v - wartość prędkości ładunku elektrycznego,
B - wartość indukcji magnetycznej.

Z własności iloczynu wektorowego wynika, że wartość siły Lorentza jest równa:

gdzie:

F - wartość siły Lorentza,
|q₀| - wartość bezwzględna ładunku elektrycznego,
v - wartość prędkości ładunku elektrycznego,
B - wartość indukcji magnetycznej,
α - miara kąta między wektorem prędkości i wektorem indukcji magnetycznej.

Z powyższych wzorów wynika, że:

jeżeli cząsteczka porusza się w kierunku linii sił pola magnetycznego, nie działa na nią siła Lorentza;
jeżeli cząsteczka porusza się prostopadle do linii sił pola magnetycznego, wartość siły Lorentza jest maksymalna.

Siła Lorentza jest prostopadła do wektora prędkości i do wektora indukcji magnetycznej.

Kierunki poszczególnych wektorów można określić za pomocą reguły śruby prawoskrętnej. Ale jest też inna, przydatna metoda.

Reguła lewej dłoni

Jeżeli lewą dłoń ustawimy w taki sposób, aby cztery palce wskazywały kierunek i zwrot wektora prędkości cząsteczki, a linie sił pola będą wchodzić w dłoń od wewnętrznej strony (koniec wektora indukcji wskazuje wewnętrzną część dłoni), to odchylony kciuk wskaże kierunek i zwrot siły Lorentza, jaka działa na dodatnio naładowaną cząstkę. W przypadku cząstki naładowanej ujemnie zwrot siły Lorentza będzie przeciwny.

Ruch naładowanej cząstki w polu magnetycznym

Różne cząstki w polu magnetycznym są zatem w różny sposób odchylane. Cząstki nienaładowane (np. neutrony) przechodzą przez pole magnetyczne bez odchylenia. Cząstki naładowane dodatnio (np. protony) i ujemne (np. elektrony) są odchylane w polu magnetycznym w przeciwne strony. Ponieważ siła Lorentza zależy od wartości ładunku, stopień odchylenia wiązki zależy zatem od rodzaju cząstek. Badając to odchylenie można stwierdzić, z jakimi cząstkami mamy do czynienia.

Ilustruje to poniższy rysunek (uwaga, magnes jest narysowany w taki sposób, aby zaznaczyć w jakim miejscu się znajduje. Zwrot linii sił pola magnetycznego jest prostopadły do rysunku, od obserwatora w stronę rysunku, inaczej niż sugeruje ilustracja magnesu). Dla jasności zaznaczono kierunek wektora indukcji B.

Ruch naładowanej cząstki w polu magnetycznym

Siła elektrodynamiczna

Siła elektrodynamiczna (magnetyczna) – jest to siła, z jaką pole magnetyczne działa na przewód elektryczny, w którym płynie prąd elektryczny.

Indukcja magnetyczna

Indukcja magnetyczna albo indukcja pola magnetycznego jest to wektorowa wielkość fizyczna, charakteryzująca to pole w taki sposób, że na ładunek próbny q0, który porusza się w tym polu z niezerową prędkością działa siła (nazywana siłą Lorentza).