Задания на 3 семестр / Физико-технические эффекты_ФТЭ / ФТЭ

Сила Лоренца

Входы: скорость, магнитное поле.

Выходы: сила.

Графическая иллюстрация:

Рис.2.34. Направление движения частицы в зависимости от её заряда при векторе магнитной индукции, перпендикулярном вектору скорости

Рис.2.35. Взаимное расположение векторов В, V и Fл

Сущность:

Сила Лоренца — сила, действующая на заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле.

Сила Лоренца пропорциональна векторному произведению v и В,

т. е. она перпендикулярна скорости частицы (направлению её движения) и вектору магнитной индукции; следовательно, она не совершает механической работы и только искривляет траекторию движения частицы, не меняя её энергии. Таким образом, сила Лоренца максимальна, если направление движения частицы составляет с направлением магнитного поля прямой угол, и равна нулю, если частица движется вдоль направления поля. В вакууме в постоянном однородном магнитном поле (В = Н, где Н - напряжённость поля) заряженная частица под действием силы Лоренца движется по винтовой линии с постоянной по величине скоростью v. При этом её движение складывается из равномерного прямолинейного движения вдоль направления магнитного поля Н (со скоростью v||, равной составляющей скорости частицы v в направлении Н) и равномерного вращательного движения в плоскости, перпендикулярной Н (со скоростью v_у, равной составляющей v в направлении, перпендикулярном Н). Проекция траектории движения частицы на плоскость, перпендикулярную Н, есть окружность радиуса R = cmv_у/(eH). Ось винтовой линии совпадает с направлением поля Н, и центр окружности перемещается вдоль силовой линии поля. Если электрическое поле Е не равно нулю, то движение носит более сложный характер. Происходит перемещение центра вращения частицы перпендикулярно полю Н, называемое дрейфом.

Математическое описание:

F – сила Лоренца,

V – вектор скорости,

В – вектор магнитной индукции.

Применение.Датчики магнитного поля.

Содержание