Действие поля на движущийся заряд. Сила Лоренца.

Сила Ампераможет быть выражена через силы, действующие на отдельные носители заряда. Пусть концентрация носителей свободного заряда в проводнике есть n, а q – заряд носителя. Тогда произведение nqυS, где υ – модуль скорости упорядоченного движения носителей по проводнику, а S – площадь поперечного сечения проводника, равно току, текущему по проводнику:

I = qnυS.

Выражение для силы Ампера можно записать в виде:

F = BqnʋSLsinα

Так как полное число N носителей свободного заряда в проводнике длиной Δl и сечением S равно nSΔl, то сила, действующая на одну заряженную частицу, равна

F_л = qʋBsinα (49)

Эту силу называют силой Лоренца. Угол α в этом выражении равен углу между скоростью ʋ и вектором магнитной индукции B. Направление силы Лоренца, действующей на положительно заряженную частицу, так же, как и направление силы Ампера, может быть найдено по правилу левой руки. Взаимное расположение векторов B, ʋ и Fл для положительно заряженной частицы показано на рис. 4.18.1.

1

Рисунок 4.18.1.

Сила Лоренца направлена перпендикулярно векторам В и ʋ. При движении заряженной частицы в магнитном поле сила Лоренца работы не совершает. Поэтому модуль вектора скорости при движении частицы не изменяется. Если заряженная частица движется в однородном магнитном поле под действием силы Лоренца, а ее скорость лежит в плоскости, перпендикулярной вектору В, то частица будет двигаться по окружности.

Сила Лоренца в этом случае играет роль центростремительной силы (рис. 4.18.2).

2

Рисунок 4.18.2. Круговое движение заряженной частицы в однородном магнитном поле.

3 Магнитный поток.

Контур, помещенный в однородное магнитное поле, пронизывается магнитным потоком
(потоком векторов магнитной индукции).

Ф - магнитный поток, пронизывающий площадь контура, зависит от
величины вектора магнитной индукции, площади контура и его ориентации относительно линий индукции магнитного поля.

Если вектор магнитной индукции перпендикулярен площади контура, то магнитный поток максимальный.

Если вектор магнитной индукции параллелен площади контура, то магнитный поток равен нулю.

В однородном магнитном поле, модуль вектора индукции которого равен В, помещен плоский замкнутый контур площадью S. Нормаль n к плоскости контура составляет угол α с направлением вектора магнитной индукции В.

Магнитным потоком через поверхность называется величина Ф, определяемая соотношением:

Φ = B · S · cos α (50)

Единица измерения магнитного потока в систем СИ - 1 Вебер (1 Вб).

1 Вб = 1 Тл · 1 м²

Магнитный поток через контур максимален,если плоскость контура перпендикулярна магнитному полю. Значит угол a равен 0⁰.Тогда магнитный поток рассчитывается по формуле:

Φ_max = B · S (51)

Магнитный поток через контур равен нулю,если контур располагается параллельно магнитному полю.

Значит угол a равен 90⁰.

Дата добавления: 2015-08-09