Опыт показывает, что магнитное поле действует не только на проводники с током, но и на отдельные заряды, движущиеся в магнитном поле. Сила, действующая на электрический заряд , движущийся в магнитном поле со скоростью , называетсясилой Лоренца и выражается формулой
, (1.9)
где – индукция магнитного поля, в котором заряд движется.
Направление силы Лоренца определяется с правила левой руки: еслиладонь левой руки расположить так, чтобы в нее входил вектор , а четыре вытянутых пальца направить вдоль вектора (для ), то отогнутый большой палец покажет направление силы, действующей на положительный заряд. На рис. 3 показана взаимная ориентация векторов,  (поле направлено к нам, на рисунке показано точками) и для положительного заряда. На отрицательный заряд сила действует в противоположном направлении. Модуль силы Лоренца:
,
где – угол между и .
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 ,то выражение для силы Лоренца может быть использовано (наравне с магнитным моментом рамки с током) для определения вектора магнитной индукции .
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 действует и электрическое поле с напряженностью , то результирующая сила, приложенная к заряду, равна векторной сумме сил, действующих со стороны электрического поля, и силы Лоренца:
Примем номинальное напряжение ламп U. Сопротивление первой лампы R1 = U²/P1 = U²/20. Сопротивление второй лампы R2 = U²/P2 = U²/100. При последовательном их соединении общее сопротивление равно: R = R1 + R2 = (U²/20) + (U²/100) = 6U²/100 = 3U²/50. Ток в цепи равен I = U/R = U/(3U²/50) = 50/(3U). Примем, что всё количество электричества выделяется в тепло (хотя часть его превращается в свет - у лампы накаливания в тепло уходит порядка 95% потребляемой энергии, что зависит от температуры нити накаливания). То есть примем, что количество тепла равно работе электрического тока. Тогда первая лампа выделяет тепла: Р1 = I²R1 = (2500/9U²)*(U²/20) = 125/9 ≈ 13,9 Дж. Вторая лампа выделяет тепла: Р2 = I²R2 = (2500/9U²)*(U²/100) = 25/9 ≈ 2,8 Дж. Отношение количества тепла, выделяемого первой лампой ко второй, равно Р1/Р2 = (125/9)/(25/9) = 5.
0,0(0 оценок)
Полный доступ
Позволит учиться лучше и быстрее. Неограниченный доступ к базе и ответам от экспертов и ai-bota
Оформи подписку
