- Запишите формулу для определения модуля силы Лоренца. Сделайте рисунок.
F_{Лор}=|q|\cdot v\cdot B \sin{α};
где F_{Лор}~- модуль силы Лоренца (силы, с которой магнитное поле действует на движущуюся в нём заряженную частицу),
q~- заряд этой частицы,
v~- модуль скорости этой частицы,
B~- модуль магнитной индукции этого магнитного поля в точке, где находится эта частица,
α~- угол между вектором скорости этой частицы и вектором \vec{B} магнитной индукции этого магнитного поля в точке, где находится эта частица.
Посмотрите на рис. 118.
Рис. 118. Сила Лоренца.
Заряженная частица, модуль заряда которой |q| изображена жирной точкой, подписанной буквой q.
\vec{v}~- скорость этой заряженной частицы.
Вектором \vec{B} изображена магнитная индукция, магнитного поля в точке, где находится эта частица (на рисунке изображение вектора \vec{B} специально отнесено на некоторое расстояние от точки, где находится заряженная частица, чтобы буквы и знаки не накладывались друг на друга).
Угол α не изображён на рисунке, однако из рисунка видно, что при таком расположении векторов \vec{B} и \vec{v} они (эти векторы) перпендикулярны, а значит α=90^\circ.
а) Заряд частицы положительный, что отмечено знаком плюс на рисунке; F_{Лор}~- сила Лоренца направлена вверх в плоскости рисунка.
б) Заряд частицы отрицательный, что отмечено знаком минус на рисунке; F_{Лор}~- сила Лоренца направлена вниз в плоскости рисунка. - Как определить направление силы Лоренца.
Направление силы Лоренца определяется по правилу левой руки. - Опишите, как использовать правило левой руки на примере определения направления силы Лоренца в случаях, изображённых на рис. 118-а и рис. 118-б.
Для того, чтобы определить направление силы Лоренца надо выпрямленные четыре пальца левой руки (все пальцы кроме большого) направить по направлению скорости движения положительного заряда (или противоположно направлению скорости движения отрицательного заряда). Вся кисть левой руки должна лежать в одной плоскости, перпендикулярной плоскости, в которой лежат вектора \vec{v} и \vec{B}; (если вектор \vec{v} коллинеарен вектору \vec{B}, то сила Лоренца будет равна нулю, и искать её направление будет не нужно) причём вектор \vec{B} должен входить в ладонь и выходить из тыльной стороны кисти. Тогда большой палец, оттопыренный перпендикулярно остальным четырём пальцам, укажет направление силы Лоренца. При размещении левой руки описанным образом на рис. 118-а (кисть располагается в плоскости чертежа ладонью на нас, четыре пальца сонаправлены со скоростью положительного заряда – направлены направо), большой палец окажется направленным вверх в плоскости чертежа, поэтому и сила Лоренца будет направлена вверх в плоскости чертежа. При размещении левой руки описанным образом на рис. 118-б (кисть располагается в плоскости чертежа ладонью на нас, четыре пальца противоположно направлены скорости отрицательного заряда — направлены влево), большой палец окажется направленным вниз в плоскости чертежа, поэтому и сила Лоренца будет направлена вниз в плоскости чертежа. - Как будет двигаться заряженная частица, влетевшая в однородное магнитное поле перпендикулярно его линиям магнитной индукции. Сделайте рисунок.
Заряженная частица, влетевшая в однородное магнитное поле перпендикулярно его линиям магнитной индукции, будет двигаться по окружности. Посмотрите на рис. 119.
Рис. 119. Движение заряженной частицы, скорость которой перпендикулярна линиям магнитной индукции однородного магнитного поля.
Жирной точкой подписанной знаком плюс обозначена заряженная частица (в данном примере её заряд положительный);
\vec{B}~- магнитная индукция однородного (в области траектории этой частицы) магнитного поля;
\vec{v}~- скорость этой частицы,
\vec{F}_{Лор}~- сила Лоренца, действующая со стороны этого магнитного поля на эту частицу;
\mathrm{O}~- центр окружности, являющейся траекторией этой частицы.