СИЛА ЛОРЕНЦА ++ -. Определение Сила Лоренца – сила (F), действующая на заряженную частицу, движущуюся в электромагнитном поле. На точечный электрический. - презентация

1 СИЛА ЛОРЕНЦА ++ -

2 Определение Сила Лоренца – сила (F), действующая на заряженную частицу, движущуюся в электромагнитном поле. На точечный электрический заряд q, движущийся со скоростью v в магнитном поле индукцией В, действует со стороны поля сила Лоренца

3 Нахождение силы Сила Лоренца определяется по правилу левой руки:

4 Нахождение силы Сила Лоренца определяется по правилу левой руки: Для нахождения силы Лоренца, разместите левую руку так, чтобы вектор B как бы входил в ладонь, а четыре пальца руки совпадали бы с вектором скорости v частицы. Тогда большой палец руки укажет направление силы Лоренца

5 Вычисление Силу Лоренца можно вычислить математически по формуле: Fл = B v q·sinα где q - величина движущегося заряда v - модуль его скорости B - модуль вектора индукции магнитного поля α - угол между вектором скорости заряда и вектором магнитной индукции

6 Движение частицы в магнитном поле R β + v FлFл α Сила Лоренца зависит от модулей скорости частицы и индукции магнитного поля. Эта сила перпендикулярна скорости и, следовательно, определяет центростремительное ускорение частицы. Частица равномерно движется по окружности радиуса R. Обратите внимание, что сила Лоренца перпендикулярна скорости и поэтому она не совершает работы, не изменяет модуль скорости заряда и его кинетической энергии. Но направление скорости изменяется непрерывно

7 Движение частицы в магнитном поле R β Некоторые другие формулы: Вычисление радиуса R траектории движения частицы: mvmv R= B|q| (если частица движется по окружности, то sinα=1) + B|q|R v= m

8 T = 2πR v = 2πm qB Вычисление центростремительного ускорения частицы: x x x x β R Движение частицы в магнитном поле Некоторые другие формулы: + (если частица движется по окружности, то sinα=1) Вычисление радиуса R траектории движения частицы: mvmv R= B|q| B|q|R v= m Bv|q| m а цс = Период обращения частицы в однородном магнитном поле:

9 Решение практических заданий Задача 1 Протон в магнитном поле индукцией В = 20мТл описывает окружность радиусом R = 40 см. Найти импульс протона и его кинетическую энергию. Заряд протона q = 1,6 х 10 Кл, его масса m= 1,6x10 кг

10 Дано: B = 20 мТл R = 0,4 м q = 1,610 Кл m = 1,6710 кг p - ? W k - ? Решение 1. p = m v (1) F л = ma цс – II закон Ньютона (2) Fл = Bvqsinα, т.к. α= 90 ˚, то Fл = Bvq(3) 2. А цс = v R 2 (4) Подставим (3) и (4) в (2) и определим линейную скорость протона v : Bq v = m, Bq= m, откуда v R 2 v R BqR m v =v = (5) 3.3. Подставим (5) в (1) и найдём импульс протона: p = m BqR m, p = BqR 4.4.Кинетическая энергия протона 2 W k = mvmv 2 или с учётом (5): 2 W k = (BqR) 2m

11 Дано: B = 20 мТл R = 0,4 м q = 1,610 Кл m = 1,6710 кг p - ? W k - ? Решение Произведём вычисления: 5. p = BqR, p = 0,02 1,6 10 0,4 кг -19 м с = м с = 1,310 кг -21 = = 6. W k = (0,02 1,6 10 0,4) , (BqR) 2m =ДжДж 5 10 Дж -16 Ответ: p = 1,310 кг -21, W k = 5 10 Дж -16

12 Применение силы Лоренца Магнитное поле Земли Циклотрон Электронно-лучевые трубки Изучение элементарных частиц Электроизмерительные приборы Структуризация воды

13 Магнитное поле Земли

14 Между двумя полукруглыми полыми электродами, т. н. дуантами, приложено переменное электрическое напряжение. Дуанты помещены между полюсами электромагнита, создающего постоянное магнитное поле. Частица, вращаясь по окружности в магнитном поле, ускоряется на каждом обороте электрическим полем в щели между дуантами. Циклотрон Циклотрон – циклический ускоритель тяжёлых заряженных частиц (протонов и ионов), в котором частицы двигаются в постоянном и однородном магнитном поле, а для их ускорения используется высокочастотное электрическое поле неизменной частоты. Принцип работы:

15 Для ускорения необходимо, чтобы частота изменения полярности напряжения на дуантах была равна частоте обращения частицы. Иными словами, циклотрон является резонансным ускорителем. С увеличением энергии, на каждом обороте, радиус траектории частицы будет увеличиваться, пока она не выйдет за пределы дуантов. + Принцип ускорения

16 Вид сверху и сбоку: 1 - источник тяжелых заряженных частиц (протонов, ионов), 2 - орбита ускоряемой частицы, 3 - ускоряющие электроды (дуанты), 4 - генератор ускоряющего поля, 5 - электромагнит. Стрелки показывают силовые линии магнитного поля. Они перпендикулярны плоскости верхнего рисунка. Схема циклотрона

17 Электронно-лучевая трубка Электро́нно-лучева́я тру́бка (ЭЛТ), кинеско́п электровакуумный прибор, преобразующий электрические сигналы в световые. Электронно-лучевые трубки нашли широкое применение в устройствах построения изображений, таких как осциллографы, телевизоры и радары.

18 Принципиальное устройство 1. электронная пушка,предназначена для формирования электронного луча; 2. экран, покрытый люминофором веществом, светящимся при попадании на него пучка электронов; 3. отклоняющая система, управляет лучом таким образом, что он формирует требуемое изображение.

19 Принципиальная схема Луч электронов проходит через поля фокусирующих и отклоняющих катушек, где за счёт действующей на него силы Лоренца изменяет конечную точку и направление. Попадая на флуоресцентный экран, луч бомбардирует слой люминофора, заставляя его светиться. Чтобы создать на экране изображение, электронный луч должен постоянно проходить по экрану с высокой частотой не менее 25 раз в секунду. Этот процесс называется развёрткой.