Nauki przyrodnicze
MENU
STRONA GŁÓWNA
Przyroda polska
Zdjęcia natury
Fizyka teoretyczna
Biologia teoretyczna
Biochemia
Biologia molekularna
Ornitologia
Rośliny Polski
Botanika
Zoologia
Internetowe ZOO
Związki czynne roślin
Pierwiastki
chemiczne
Chemia nieorg.
Chemia organiczna
Ciekawostki
biologiczne
Ciekawostki
fizyczne
Ciekawostki
chemiczne
Ciekawe książki
Ciekawe strony www
Słownik

INFO
INFO O AUTORZE
KONTAKT

Do działu: FIZYKA TEORETYCZNA →

Siła Lorentza

Siła Lorentza to siła działająca na cząstkę o niezerowym ładunku elektrycznym, znajdującą się w polu elektromagnetycznym.
Wzór na siłę Lorentza został sformułowany przez holenderskiego fizyka - Hendrika Antoona Lorentza (stąd jej nazwa). Ma on postać:

F = q(E + v x B)

gdzie: F - wektor siły Lorentza, q - ładunek cząstki, E - wektor natężenia pola elektrycznego, v - wektor prędkości cząstki, B - wektor indukcji pola magnetycznego, x - symbol iloczynu wektorowego.

W powyższym wzorze występują wektory i iloczyn wektorowy. Będzie jaśniej przedstawić go w postaci wzorów na poszczególne 3 składowe wektora siły Lorentza, mając dane po trzy składowe wektorów v, E i B.

Fx = q(Ex + vyBz - vzBy)
Fy = q(Ey + vzBx - vxBz)
Fz = q(Ez + vxBy - vyBx)

Z powyższych wzorów widzimy, że część elektryczna E pola elektromagnetycznego generuje siłę zgodną ze swoim kierunkiem, a część magnetyczna B działa tylko na cząstki o niezerowej prędkości (w ruchu) i generuje ona siłę o kierunku prostopadłym do płaszczyzny, w której znajduje się wektor B i wektor prędkości v.
To znaczy, że jeśli np. wektory B i v znajdują się w płaszczyźnie YZ (więc mają niezerowe tylko składowe y i z), to łatwo zauważyć, że siła Lorentza będzie miała tylko składową Fx, czyli będzie prostopadła do płaszczyzny YZ.

Trzeba także nadmienić, że jeżeli wektory v i B mają ten sam kierunek, to siła Lorentza, pochodząca z części magnetycznej pola, jest zerowa. Innymi słowy, jeśli cząstka porusza się z kierunkiem pola magnetycznego, to owo pole na nią nie działa.
Jest tak dlatego, że wartość iloczynu wektorowego (na naszym przykładzie v x B), obliczamy ze wzoru:
vB sinα, gdzie α to kąt pomiędzy wektorami v i B.
Jako, że sinα = 0 dla α = 0o i α = 180o, to te same kierunki v i B dają zerowy wkład do siły.

Rozpatrzmy teraz konkretny przykład działania siły Lorentza. W cząstkę, znajdującą się w początku układu współrzędnych, uderza promień światła, nadlatujący na przykład od strony ujemnej części osi Z.
Światło możemy przedstawić jako falę drgających zgodnie w fazie wektorów E i B, które są prostopadłe do siebie i do kierunku rozchodzenia się fali. A więc, w naszym przypadku fala ma kierunek rozchodzenia się wzdłuż osi Z, wektor E jest równoległy do osi X (ma tylko składową Ex), a wektor B jest równoległy do osi Y (ma tylko składową By).
Gdy promień światła pada na cząstkę, to pole E generuje siłę działającą zgodnie z osią X i powodującą ruch cząstki (niezerowa prędkość vx).
Na poruszającą się teraz cząstkę zaczyna działać pole B i generuje składową zet magnetycznej części siły Lorentza (qvxBy).
A więc cząstka zostaje pchnięta w kierunku dodatnich wartości osi Z przez promień nadlatujący z ujemnej części tej osi. Widać, że światło wywiera nacisk, gdy pada na materię. Jest to tzw. ciśnienie promieniowania.

MACIEJ PANCZYKOWSKI

 Autor wortalu: Maciej Panczykowski, Copyright © 2003-2018 by Maciej Panczykowski