Pole magnetyczne · Siła Lorentza

Siła lorentza — teoria

Wartość i zwrot siły Lorentza

Magnetyczna siła Lorentza działa na ładunek qq poruszający się z prędkością v⃗\vec v w polu magnetycznym B⃗\vec B: F⃗m=q v⃗×B⃗,Fm=∣q∣vBsin⁡θ\vec F_m=q\,\vec v\times\vec B,\qquad F_m=|q|vB\sin\theta FmF_m to wartość siły w niutonach, qq — ładunek w kulombach, vv — szybkość w metrach na sekundę, BB — indukcja w teslach, a θ\theta — kąt między prędkością i polem. Ładunek qq uwzględnia znak cząstki.

Wartość i zwrot siły Lorentza

Iloczyn wektorowy oznacza, że siła jest prostopadła do v⃗\vec v i B⃗\vec B. Dla ładunku dodatniego jej zwrot wyznacza reguła prawej dłoni dla v⃗×B⃗\vec v\times\vec B; dla ładunku ujemnego zwrot jest przeciwny. Ponieważ siła jest prostopadła do ruchu, nie wykonuje pracy i nie zmienia energii kinetycznej cząstki. Zmienia jej kierunek ruchu.

Jak wyznaczać siłę

Najpierw ustal kąt θ\theta między prędkością a polem, a następnie oblicz wartość z Fm=∣q∣vBsin⁡θF_m=|q|vB\sin\theta. Wstaw wartość bezwzględną ładunku, bo wzór podaje wartość siły; znak qq wykorzystaj dopiero do wyznaczenia zwrotu. Używaj jednostek SI: kulombów, metrów na sekundę i tesli. Zwrot ustala iloczyn wektorowy, a nie sam wzór na wartość.

Jak wyznaczać siłę

Gdy cząstka spoczywa albo porusza się równolegle lub przeciwnie do pola, Fm=0F_m=0, ponieważ v=0v=0 albo sin⁡θ=0\sin\theta=0. Siła jest największa przy ruchu prostopadłym do pola (θ=90∘\theta=90^\circ).