§ 114. Действие магнитного поля на движущийся заряд

Опыт показывает, что магнитное поле действует не только на проводники с током (см. § 111), но и на отдельные заряды, движущиеся в магнитном поле. Сила, действующая на электрический заряд Q,движущийся в магнитном поле со скоростью v,называетсясилой Лоренцаи выражается формулой

(114.1)

где В— индукция магнитного поля, в котором заряд движется.

Направление силы Лоренца определяется с помощью правила левой руки:если ладонь левой руки расположить так, чтобы в нее входил векторВ, а четыре вытянутых пальца направить вдоль вектораv (для Q>0направленияIиvсовпадают, дляQ<0 —противоположны), то отогнутый большой палец покажет направление силы, действующей наположительный заряд.На рис. 169 показана взаимная ориентация векторовv, В(поле направлено к нам, на рисунке показано точками) и Fдля положительного заряда. На отрицательный заряд сила действует в противоположном направ­лении. Модуль силы Лоренца (см. (114.1)) равен

где — угол междуvиВ.

Отметим еще раз (см. § 109), что магнитное поле не действует на покоящийся электрический заряд.В этом существенное отличие магнитного поля от электрического.Магнитное поле действует только на движущиеся в нем заряды.

Так как по действию силы Лоренца можно найти модуль и направление вектора В, то выражение для силы Лоренца может быть использовано (наравне с другими, см. § 109) для определения вектора магнитной индукцииВ.

Сила Лоренца всегда перпендикулярна скорости движения заряженной частицы, поэтому она изменяет только направление этой скорости, не изменяя ее модуля. Следовательно, сила Лоренца работы не совершает. Иными словами, постоянное магнитное поле не совершает работы над движущейся в нем заряженной частицей и кинетическая энергия этой частицы при движении в магнитном поле не изменяется.

Если на движущийся электрический заряд помимо магнитного поля с индукцией Вдействует и электрическое поле с напряженностьюЕ, то результирующая сила F, приложенная к заряду, равна векторной сумме сил — силы, действующей со стороны электрического поля, и силы Лоренца:

Это выражение называется формулой Лоренца. Скорость vв этой формуле есть ско­рость заряда относительно магнитного поля.