Lực lorenxơ là gì?

Ta biết rằng dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các êlectron. Khi dây dẫn có dòng điện được đặt trong một từ trường, người ta giải thích lực từ tác dụng lên dây dẫn chính là tổng hợp các lực do từ trường tác dụng lên các êlectron chuyển động tạo thành dòng điện. Vậy Lực lorenxơ là gì?

Lực Lorenxơ là gì?

Mọi hạt điện tích chuyển động trong một từ trường, đều chịu tác dụng của lực từ. Lực từ này được gọi là lực Lorenxơ.

Các đặc điểm của lực Lorenxơ:

+ Điểm đặt: điện tích q

+ Chiều: Xác định theo quy tắc bàn tay trái.

- Quy tắc bàn tay trái: “Đặt bàn tay trái mở rộng sao cho các đường sức từ xuyên vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay là chiều của vectơ vận tốc. Khi đó ngón tay cái choãi ra chỉ chiều lực Lo-ren-xơ tác dụng lên hạt mang điện dương và chỉ chiều ngược lại nếu hạt mang điện âm”

Công thức, đơn vị đo lực Lorenxơ

Lực Lo-ren-xơ do từ trường có cảm ứng từ tác dụng lên một hạt điện tích q0 chuyển động với vận tốc :

+ Có phương vuông góc với và ;

+ Có chiều theo qui tắc bàn tay trái: để bàn tay trái mở rộng sao cho từ trường hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón giữa là chiều của khi q0 > 0 và ngược chiều khi q0 < 0. Lúc đó chiều của lực Lo-ren-xơ là chiều ngón cái choãi ra;

+ Có độ lớn: f = |q0|vBsina.

Trong đó:

+ f là độ lớn lực Lorenxo, có đơn vị Niu tơn (N);

+ q0 là điện tích, có đơn vị Cu lông (C);

+ v là vận tốc của hạt điện tích, có đơn vị m/s;

+ α là góc giữa vecto vận tốc và vectơ cảm ứng từ .

Xác định lực Lorenxơ

Ta biết lực từ →FF→ tác dụng lên phần tử dòng điện I→ll→ = IˆM1M2M1M2^ có phương vuông góc với →ll→ và →BB→, có chiều tuân theo quy tắc bàn tay trái và có độ lớn được xác định bởi công thức:

F = IlBsinα

Ở đây, ta giả thiết từ trường →BB→ là đều. Lực từ →FF→ là tổng hợp các lực Lo-ren-xơ tác dụng lên các hạt điện tích q0 chuyển động cùng cới vận tốc →vv→ tạo thành dòng điện theo chiều →vv→. Như vậy, lực tổng hợp phân chia đều cho các hạt điện tích. Nếu N là tổng số hạt điện tích trong phần tử dòng điện thì lực Lo-ren-xơ tác dụng lên mỗi hạt điện tích cho bởi:

f=FN=IlNBsinαf=FN=IlNBsinα

α là góc tạo bởi →BB→ và →ll→ = ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯M1M2M1M2¯.

Giả sử no là mật độ hạt điện tích trong dây dẫn, S là tiết diện dây dẫn thì:

N = no x thể tích dây dẫn = no x Sl

I = qo(Svno)

Và IlN=qoSvnolnoSl=qovIlN=qoSvnolnoSl=qov

Vậy cho ta công thức xác định lực Lo-ren-xơ:

F = qovBsinα)

Chuyển động của hạt điện tích trong từ trường đều

- Hạt điện tích q0, khối lượng m bay vào một từ trường đều B⃗ với vận tốc ban đầu vuông góc với từ trường, có quỹ đạo là một đường tròn nằm trong mặt phẳng vuông góc với từ trường với bán kính:

R=mv|q0|BR=mv|q0|B

Lực từ động

- Thành phần gây ra bởi từ trường của lực này, còn gọi là lực từ hay đôi khi là lực Lorenxơ, có phương luôn vuông góc với phương chuyển động của hạt mang điện và làm thay đổi quỹ đạo chuyển động của hạt mang điện. Nếu hạt mang điện chuyển động theo phương vuông góc với đường cảm ứng từ thì hạt sẽ chuyển động theo quỹ đạo tròn, nếu hạt chuyển động theo phương không vuông góc với đường cảm ứng từ thì quỹ đạo của nó sẽ là hình xoắn ốc.

- Lực tác động của từ trường lên dòng điện có nguyên nhân là thành phần này của lực Lorenxơ.

- Lực từ giữa các cực của nam châm, cũng là tổng hợp lực gây ra bởi từ trường của nam châm này lên các electron chuyển động quanh nguyên tử ở nam châm kia, về bản chất cũng là thành phần này của lực Lorenxơ:

F=q(E+v×B)

Bài tập về lực Lorenxơ

Bài 1: So sánh trọng lượng của hạt electron với độ lớn của lực Lo-ren-xơ tác dụng lên hạt điện tích này khi nó bay với vận tốc 2,5.107 m/s theo phương vuông góc với các đường sức của từ trường đều có cảm ứng từ 2,0.10-4 T. Electron có khối lượng m = 9,1.10-31 kg và điện tích -e = -1,6.10-19 C. Lấy g = 9,8 m/s2.

Bài giải Trọng lượng cuả electron là:

Pe = mg = 9,1.10-31.10 = 9,1.10-30 N

Lực Lorenxơ tác dụng lên electron là:

f = |e|vB.sin900 = 1,6.10-19.2,5.107 .2.10-4 = 8.10-16 N

Pe < f vì vậy có thể bỏ qua trọng lượng đối với độ lớn của lực Lorenxơ.

Bài 2: Bắn vuông góc một proton có điện tích +1,6.10-19 C vào một từ trường đều có cảm ứng từ B = 0,5T. Biết proton có vận tốc v = 5000 m/s. Hãy tính độ lớn lực Lorenxo tác dụng lên proton.

Bài giải:

Lực Lorenxơ tác dụng lên proton là:

f = |qp|.v.B.sin900 = 1,6.10-19.5000 .0,5 = 4.10-16 N

Đáp án: 4.10-16 N

Trên đây là nội dung bài viết Lực Lorenxơ là gì? Cảm ơn Quý khách hàng đã quan tâm theo dõi bài viết của chúng tôi.