Virtual Laboratory Wiki
Advertisement
Классическая электродинамика
Solenoid.svg
Магнитное поле соленоида
Электричество · Магнетизм
ПросмотрОбсуждениеПравить

Сила Лоренца (названа в честь голландского физика Хендрика Лоренца, впервые получившего верное и полное выражение для этой силы) - сила, с которой, в рамках классической (не-квантовой) физики, электромагнитное поле действует на заряженную частицу (точечную, в общем случае - движущуюся). Силой Лоренца называют иногда силу, действующую на движущуюся точечную заряженную частицу лишь со стороны магнитного поля, нередко же полную силу - со стороны электромагнитного поля вообще[1], иначе говоря со стороны электрического и магнитного полей:

СИ)

Со стороны магнитного поля

Сила, действующая на заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле:

СИ),
СГС),

где:

  • электродинамическая постоянная
  • заряд частицы
  • скорость частицы
  • магнитная индукция поля
  • — угол между вектором скорости и вектором магнитной индукции (см также питч-угол)
СИ)
СГС), где:

Полная сила

При движении заряженной частицы в электромагнитном поле на неё будут действовать и электрическое, и магнитное поле, а полная сила есть сумма сил со стороны первого и второго:

СИ),
СГС),

где:

  • напряжённость электрического поля,
  • — сила действующая со стороны магнитного поля (сила Лоренца в узком смысле),
  • — сила, действующая со стороны электрического поля,
  • остальные обозначения - см. параграф выше.
Файл:Lorentz force.svg

Направление движения частицы в зависимости от её заряда при векторе магнитной индукции перпендикулярном вектору скорости (к нам из плоскости рисунка, перпендикулярно ей).

Частные случаи (примеры применения)

В однородном магнитном поле, направленном перпендикулярно вектору скорости, под действием силы Лоренца заряженная частица будет равномерно двигаться по окружности постоянного радиуса . Сила Лоренца в этом случае является центростремительной силой:

СИ)
СГС)

При скорости намного меньшей скорости света период не зависит от :

СИ)
СГС)

Если заряженная частица движется в магнитном поле так, что вектор скорости составляет с вектором магнитной индукции угол , то траекторией движения частицы является винтовая линия с радиусом и шагом винта :

, СИ)
, СГС)

Сила Лоренца используется в телевизионных электронно-лучевых трубках, а также в масс-спектрометрии.

Примечания

  1. Такая двойственность применения термина «сила Лоренца», очевидно, объясняется историческими причинами: дело в том, что сила, действующая на точечный заряд со стороны только электрического поля была известна задолго до Лоренца, Лоренц же получил общую формулу для действия и электрического и магнитного полей, отличающуюся от старой как раз выражением для магнитного поля. Поэтому то и другое, вполне логично, называют его именем.

См. также

Advertisement