Sila, ki deluje od zunaj magnetno polje na premikajočem se električno nabitem delcu.
kjer je q naboj delcev;
V je stopnja polnjenja;
a je kot med vektorjem hitrosti naboja in vektorjem magnetne indukcije.
Določena je smer Lorentzove sile po pravilu leve roke:
Če postavite levo roko tako, da komponenta indukcijskega vektorja, pravokotna na hitrost, vstopi v dlan, in bi bili štirje prsti nameščeni v smeri hitrosti pozitivnega naboja (ali proti smeri hitrosti negativni naboj), nato upognjen palec bo kazal smer Lorentzove sile:
. 
Ker je Lorentzova sila vedno pravokotna na hitrost naboja, ne opravlja dela (tj. ne spremeni velikosti hitrosti naboja in njegove kinetična energija).
Če se nabiti delec giblje vzporedno s silami magnetnega polja, potem je Fl = 0, naboj v magnetnem polju pa se giblje enakomerno in pravolinijsko.
Če se nabiti delec giblje pravokotno na silne črte magnetnega polja, je Lorentzova sila centripetalna:
in ustvarja centripetalni pospešek enako:
V tem primeru se delec giblje v krogu.
. 
Po Newtonovem drugem zakonu: Lorentzova sila je enaka produktu mase delcev s centripetalnim pospeškom:
potem je polmer kroga:
in obdobje vrtenja naboja v magnetnem polju:
Ker je električni tok urejeno gibanje nabojev, je učinek magnetnega polja na prevodnik s tokom posledica njegovega delovanja na ločene gibljive naboje. Če v magnetno polje vnesemo prevodnik s tokom (slika 96, a), potem bomo videli, da se bo zaradi seštevanja magnetnih polj magneta in prevodnika nastalo magnetno polje povečalo na eno strani prevodnika (na zgornji risbi) in oslabi magnetno polje na drugi strani prevodnika (na spodnji risbi). Zaradi delovanja dveh magnetnih polj bo prišlo do ukrivljenosti magnetnih črt in bodo, ko se poskušajo skrčiti, potisnili prevodnik navzdol (slika 96, b).
Smer sile, ki deluje na prevodnik s tokom v magnetnem polju, lahko določimo s "pravilom leve roke". Če je leva roka postavljena v magnetno polje tako, da se zdi, da magnetne črte, ki prihajajo iz severnega tečaja, vstopajo v dlan in štirje iztegnjeni prsti sovpadajo s smerjo toka v prevodniku, potem bo upognjen palec roke pokaže smer sile. Amperova sila, ki deluje na element dolžine prevodnika, je odvisna od: od velikosti magnetne indukcije B, vrednosti toka v prevodniku I, od elementa dolžine prevodnika in od sinusa prevodnika. kot a med smerjo elementa dolžine prevodnika in smerjo magnetnega polja.
To odvisnost lahko izrazimo s formulo:
Za ravni prevodnik končne dolžine, nameščen pravokotno na smer enakomernega magnetnega polja, bo sila, ki deluje na prevodnik:
Iz zadnje formule določimo dimenzijo magnetne indukcije.
Glede na dimenzijo sile:
to pomeni, da je dimenzija indukcije enaka, kot smo jo dobili iz zakona Biota in Savarda.
Tesla (enota magnetne indukcije)
Tesla, enota magnetne indukcije mednarodni sistem enot, enako magnetna indukcija, pri katerem magnetni tok skozi prerez s površino 1 m 2 je enako 1 weber. Imenovan po N. Tesla. Legenda: Rus tl, mednarodni T. 1 tl = 104 rs(gauss).
Magnetni trenutek, magnetni dipolni moment Je glavna značilna količina magnetne lastnosti snovi. Magnetni moment se meri v A⋅m 2 ali J / T (SI), ali erg / G (CGS), 1 erg / G = 10 -3 J / T. Specifična enota elementarnega magnetnega momenta je Bohrov magneton. V primeru ravnega tokokroga z električnim tokom se magnetni moment izračuna kot
kje - jakost v konturi, je območje konture, je enotni vektor normale na ravnino konture. Smer magnetnega momenta običajno najdemo v skladu s pravilom gimleta: če zavrtite ročico kardana v smeri toka, bo smer magnetnega momenta sovpadala s smerjo translacijskega gibanja kardana.
Za poljubno zaprto zanko se magnetni moment najde iz:
,
kjer je vektor polmera, narisan od izhodišča do elementa dolžine konture
V splošnem primeru poljubne porazdelitve tokov v mediju:
,
kjer je gostota toka v elementu prostornine.
Torej, navor deluje na vezje s tokom v magnetnem polju. Kontura je v določeni točki polja usmerjena samo na en način. Vzemimo pozitivno smer normale kot smer magnetnega polja v dani točki. Navor je neposredno sorazmeren z jakostjo toka jaz, konturno območje S in sinus kota med smerjo magnetnega polja in normalo.
tukaj M - navor , oz trenutek moči , - magnetni moment vezje (podobno - električni moment dipola).
V nehomogenem polju () velja formula, če velikost konture je dovolj majhna(takrat se polje lahko šteje za približno enakomerno znotraj konture). Posledično se vezje s tokom še vedno obrne tako, da je njegov magnetni moment usmerjen vzdolž črt vektorja.
Toda poleg tega nastala sila deluje na vezje (v primeru enotnega polja in. Ta sila deluje na vezje s tokom ali na trajni magnet s trenutkom in jih potegne v območje močnejšega magnetnega polja .
Delo na premikanju vezja s tokom v magnetnem polju.
Ni težko dokazati, da je delo premikanja vezja s tokom v magnetnem polju enako 
, kjer in sta magnetni tokovi skozi območje konture v končnem in začetnem položaju. Ta formula velja, če tok zanke je konstanten, tj. pri premikanju konture se pojav ne upošteva elektromagnetna indukcija.
Formula velja tudi za velike konture v močno nehomogenem magnetnem polju (pod pogojem jaz = const).
Končno, če se vezje s tokom ne premakne, ampak se spremeni magnetno polje, t.j. spremenite magnetni tok skozi površino, ki jo pokriva kontura, od vrednosti do, potem morate za to opraviti enako delo 
... To delo se imenuje delo spreminjanja magnetnega toka, povezanega z vezjem. Pretok vektorja magnetne indukcije (magnetni tok) prek platforme dS se imenuje skalar fizična količina kar je enako
kjer je B n = Вcosα projekcija vektorja V v smeri normale na mesto dS (α je kot med vektorjema n in V), d S= dS n Je vektor, katerega modul je dS, njegova smer pa sovpada s smerjo normale n na spletno mesto. Vektorski tok V je lahko pozitiven ali negativen, odvisno od predznaka cosα (dano z izbiro pozitivne smeri normale n). Vektorski tok V običajno povezana s tokokrogom, skozi katerega teče tok. V tem primeru smo določili pozitivno smer normale na konturo: povezana je s tokom po pravilu desnega vijaka. To pomeni, da je magnetni tok, ki ga ustvari kontura skozi površino, ki jo omejuje sama, vedno pozitiven.
Pretok vektorja magnetne indukcije Ф B skozi poljubno določeno površino S je enak
(2)
Za enakomerno polje in ravno površino, ki je pravokotna na vektor V, B n = B = const in
Iz te formule je nastavljena enota magnetnega pretoka weber(Wb): 1 Wb - magnetni tok, ki poteka skozi ravno površino s površino 1 m 2, ki se nahaja pravokotno na enotno magnetno polje in katerega indukcija je 1 T (1 Wb = 1 T m2).
Gaussov izrek za polje B: pretok vektorja magnetne indukcije skozi katero koli zaprto površino je nič:
(3)
Ta izrek je odraz dejstva, da brez magnetnih nabojev, zaradi česar črte magnetne indukcije nimajo začetka ali konca in so zaprte.
Zato za tokove vektorjev V in E skozi zaprto površino v vrtinčnem in potencialnem polju dobimo različne formule.
Kot primer poiščimo tok vektorja V skozi solenoid. Magnetna indukcija enotnega polja znotraj solenoida z jedrom z magnetno prepustnostjo μ je enaka
Magnetni tok skozi en obrat solenoida s površino S je enak
in skupni magnetni tok, ki je povezan z vsemi zavoji solenoida in se imenuje povezava toka,
ESEJ
Na temo "fizika"
Tema: "Uporaba Lorentzove sile"
Izpolnila: Študentka skupine T-10915 Logunova M.V.
Učitelj Vorontsov B.S.
Kurgan 2016
Uvod. 3
1. Uporaba Lorentzove sile. 4
.. 4
1.2 Masna spektrometrija. 6
1.3 MHD generator. 7
1.4 Ciklotron. 8
Zaključek. enajst
Seznam uporabljene literature .. 13
Uvod
Lorentzova sila- sila, s katero elektromagnetno polje po klasični (nekvantni) elektrodinamiki deluje na točkovno nabit delec. Včasih se Lorentzova sila imenuje sila, ki deluje na osebo, ki se giblje s hitrostjo υ napolniti q samo s strani magnetnega polja, pogosto s polno silo - s strani elektromagnetno polje na splošno, z drugimi besedami, s strani električnega E in magnetno B polja.
V mednarodnem sistemu enot (SI) je izražen kot:
F L = q υ B greh α
Poimenovana je po nizozemskem fiziku Hendriku Lorenzu, ki je leta 1892 izpeljal izraz za to silo. Tri leta pred Lorenzom je pravilen izraz našel O. Heaviside.
Makroskopska manifestacija Lorentzove sile je Amperova sila.
Uporaba Lorentzove sile
Delovanje, ki ga magnetno polje izvaja na premikajoče se nabite delce, se v tehnologiji zelo pogosto uporablja.
Glavna uporaba Lorentzove sile (natančneje, njen poseben primer - Amperova sila) so električni stroji (elektromotorji in generatorji). Lorentzova sila se pogosto uporablja v elektronskih napravah za delovanje na nabite delce (elektrone in včasih ione), na primer v televiziji katodne cevi , v masna spektrometrija in MHD generatorji.
Prav tako se v trenutno ustvarjenih eksperimentalnih napravah za izvajanje nadzorovane termonuklearne reakcije uporablja učinek magnetnega polja na plazmo, da jo zvije v vrvico, ki se ne dotika sten delovne komore. Gibanje nabitih delcev v krogu v enotnem magnetnem polju in neodvisnost obdobja takšnega gibanja od hitrosti delcev se uporabljata v cikličnih pospeševalnikih nabitih delcev - ciklotroni.
1. 1. Naprave z elektronskimi žarki
Naprave z elektronskim snopom (EBD) so razred vakuumskih elektronskih naprav, ki uporabljajo tok elektronov, koncentriran v obliki enega samega snopa ali žarka, ki so nadzorovani tako po intenzivnosti (toku) kot tudi po položaju v prostoru ter medsebojno delujejo z stacionarni prostorski cilj (zaslon) naprave. Glavno področje uporabe ELP je pretvorba optičnih informacij v električne signale in povratna pretvorba električnega signala v optični – na primer v vidno televizijsko sliko.
V razred katodnih naprav ne sodijo rentgenske cevi, fotocelice, fotopomnoževalci, naprave za razelektritev v plinu (dekatroni) in sprejemno-ojačevalne elektronske sijalke (tetrode žarka, vakuumski indikatorji, sijalke s sekundarno emisijo itd.) s snopom oblika tokov.
Naprava z elektronskim žarkom je sestavljena iz vsaj treh glavnih delov:
· Elektronski reflektor (puška) tvori elektronski žarek (ali snop žarkov, na primer tri žarke v barvni slikovni cevi) in nadzoruje njegovo jakost (tok);
· Odklonski sistem nadzoruje prostorski položaj žarka (njegov odmik od osi reflektorja);
· Cilj (zaslon) sprejemnega ELP pretvarja energijo žarka v svetlobni tok vidne slike; tarča oddajnega ali shranjevalnega ELP akumulira prostorski potencialni relief, ki ga bere skenirajoči elektronski žarek
| riž. 1 CRT naprava |
Splošna načela naprave.
V cilindru CRT se ustvari globok vakuum. Za ustvarjanje elektronskega žarka se uporablja naprava, imenovana elektronska pištola. Katoda, segreta z žarilno nitko, oddaja elektrone. S spreminjanjem napetosti na krmilni elektrodi (modulatorju) lahko spremenite intenzivnost elektronskega žarka in s tem tudi svetlost slike. Ko zapustijo pištolo, elektrone pospeši anoda. Žarek nato preide skozi odklonski sistem, ki lahko spremeni smer žarka. V televizijskih CRT se uporablja magnetni odklonski sistem za zagotavljanje velikih kotov odklona. Osciloskopski CRT uporabljajo elektrostatični odklonski sistem za hitrejši odzivni čas. Elektronski žarek zadene zaslon, prevlečen s fosforjem. Zaradi bombardiranja elektronov fosfor zažari in hitro premikajoča se točka spremenljive svetlosti ustvari sliko na zaslonu.
1.2 Masna spektrometrija
| riž. 2 |
Delovanje Lorentzove sile se uporablja tudi v napravah, imenovanih masni spektrografi, ki so zasnovani za ločevanje nabitih delcev glede na njihove specifične naboje.
Masna spektrometrija(masna spektroskopija, masna spektrografija, masna spektrometrična analiza, masna spektrometrična analiza) - metoda za preučevanje snovi, ki temelji na določanju razmerja med maso in nabojem ionov, ki nastanejo z ionizacijo komponent vzorca, ki nas zanima. Ena najmočnejših metod kvalitativne identifikacije snovi, ki omogoča tudi kvantitativno določanje. Lahko rečemo, da je masna spektrometrija »tehtanje« molekul v vzorcu.
Diagram najpreprostejšega masnega spektrografa je prikazan na sliki 2.
V komori 1, iz katere se odvaja zrak, je ionski vir 3. Komora je postavljena v enotno magnetno polje, na vsaki točki katerega je indukcija B⃗ B → pravokotna na ravnino risbe in je usmerjena proti nam (na sliki 1 je to polje označeno s krogi). Med elektrodama A in B se pojavi pospeševalna napetost, pod vplivom katere se ioni, ki uhajajo iz vira, pospešijo in z določeno hitrostjo vstopijo v magnetno polje pravokotno na indukcijske črte. Ko se premikajo v magnetnem polju vzdolž loka kroga, ioni padejo na fotografsko ploščo 2, kar omogoča določitev polmera R tega loka. Poznavanje indukcije magnetnega polja B in hitrosti υ ionov po formuli
lahko določimo specifični naboj ionov. In če je naboj iona znan, lahko izračunate njegovo maso.
Zgodovina masne spektrometrije sega v temeljne poskuse J. J. Thomsona na začetku 20. stoletja. Končnica "-metry" v imenu metode se je pojavila po razširjenem prehodu z odkrivanja nabitih delcev s fotografskimi ploščami na električne meritve ionski tokovi.
Masna spektrometrija se še posebej pogosto uporablja pri analizi organska snov ker zagotavlja zanesljivo identifikacijo tako relativno preprostih kot kompleksnih molekul. Edina splošna zahteva je, da se molekula lahko ionizira. Vendar pa je do zdaj izumljen
obstaja toliko načinov za ioniziranje komponent vzorca, da lahko masno spektrometrijo štejemo za skoraj vseobsegajočo metodo.
1.3 MHD generator
Magnetohidrodinamični generator, MHD generator je elektrarna, v kateri se energija delovne tekočine (tekočega ali plinastega električno prevodnega medija), ki se giblje v magnetnem polju, pretvori neposredno v električno energijo.
Načelo delovanja MHD generatorja, tako kot običajnega strojnega generatorja, temelji na pojavu elektromagnetne indukcije, to je na pojavu toka v prehodu vodnika. črte sile magnetno polje. V nasprotju s strojnimi generatorji je delovna tekočina sama prevodnik v MHD generatorju.
Delovno telo se premika po magnetnem polju in pod delovanjem magnetnega polja nastanejo nasprotno usmerjeni tokovi nosilcev naboja nasprotnih predznakov.
Na nabiti delec deluje Lorentzova sila.
Kot delovna tekočina MHD generatorja lahko služijo naslednji mediji:
· Elektroliti;
· tekoče kovine;
· Plazma (ionizirani plin).
Prvi MHD generatorji so kot delovni medij uporabljali prevodne tekočine (elektrolite). Trenutno se uporablja plazma, v kateri so nosilci naboja predvsem prosti elektroni in pozitivni ioni. Pod vplivom magnetnega polja se nosilci naboja odmaknejo od poti, po kateri bi se plin gibal v odsotnosti polja. V tem primeru lahko v močnem magnetnem polju nastane Hallovo polje (glej Hallov učinek) - električno polje, ki nastane kot posledica trkov in premikov nabitih delcev v ravnini, pravokotni na magnetno polje.
1.4 Ciklotron
Ciklotron je resonančni ciklični pospeševalnik nerelativističnih težkih nabitih delcev (protonov, ionov), v katerem se delci gibljejo v konstantnem in enotnem magnetnem polju, za njihovo pospeševanje pa se uporablja visokofrekvenčno električno polje konstantne frekvence.
Shema ciklotronske naprave je prikazana na sliki 3. Težki nabiti delci (protoni, ioni) vstopijo v komoro iz injektorja blizu središča komore in jih pospešuje izmenično polje s fiksno frekvenco, ki se nanaša na pospeševalne elektrode (dve sta in se imenujeta dees). Delci z nabojem Ze in maso m se gibljejo v stalnem magnetnem polju jakosti B, usmerjenem pravokotno na ravnino gibanja delcev, vzdolž odvijajoče se spirale. Polmer R trajektorije delca s hitrostjo v je določen s formulo
kjer je γ = -1/2 relativistični faktor.
V ciklotronu za nerelativistični (γ ≈ 1) delec v konstantnem in enakomernem magnetnem polju je orbitalni polmer sorazmeren s hitrostjo (1), frekvenca vrtenja nerelativističnega delca (ciklotronska frekvenca ni odvisna od delca). energija
| E = mv 2/2 = (Ze) 2 B 2 R 2 / (2m) (3) |
V reži med deeji delce pospešuje impulzno električno polje (v votlih kovinskih deejih ni električnega polja). Posledično se povečata energija in polmer orbite. S ponavljanjem pospeška električnega polja pri vsakem vrtljaju se energija in polmer orbite dosežeta največ sprejemljive vrednosti... V tem primeru delci pridobijo hitrost v = ZeBR / m in ustrezno energijo:
Na zadnjem zavoju spirale se vklopi odklonsko električno polje, ki žarek pripelje navzven. Konstantnost magnetnega polja in frekvenca pospeševalnega polja omogočata neprekinjen način pospeševanja. Medtem ko se nekateri delci premikajo po zunanjih zavojih spirale, so drugi na sredini poti, tretji pa se šele začenjajo premikati.
Pomanjkljivost ciklotrona je omejitev v bistvu nerelativističnih energij delcev, saj tudi ne zelo veliki relativistični popravki (odstopanja γ od enote) kršijo sinhronizacijo pospeška pri različnih zankah in delci z bistveno povečanimi energijami nimajo več časa, da bi se znašli. v reži med dees v fazi električnega polja, potrebnega za pospešek ... V običajnih ciklotronih je mogoče protone pospešiti do 20-25 MeV.
Za pospešitev težkih delcev v spiralnem spiralnem načinu do desetkrat višjih energij (do 1000 MeV) se uporablja modifikacija ciklotrona, imenovana izokrono(relativistični) ciklotron in tudi fazotron. V izokronih ciklotronih se relativistični učinki kompenzirajo z radialnim povečanjem magnetnega polja.
Zaključek
Skrito besedilo
Pisni zaključek (najosnovnejši za vse podstavke prvega poglavja - načela delovanja, definicije)
Seznam uporabljene literature
1. Wikipedia [Elektronski vir]: Moč Lorentza. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Lorentz_Power
2. Wikipedia [Elektronski vir]: Magnetohidrodinamični generator. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/ Magnetohydrodynamic_generator
3. Wikipedia [Elektronski vir]: Naprave z elektronskim žarkom. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/ Electron-beam_devices
4. Wikipedia [Elektronski vir]: Masna spektrometrija. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Mass Spectrometry
5. Jedrska fizika na internetu [Elektronski vir]: Cyclotron. URL: http://nuclphys.sinp.msu.ru/experiment/accelerators/ciclotron.htm
6. Elektronski učbenik fizike [Elektronski vir]: T. Uporaba Lorentzove sile // URL: http://www.physbook.ru/index.php/ T._Application of_Lorentz_force
7. Akademik [Elektronski vir]: Magnetohidrodinamični generator // URL: http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_physics/
© 2015-2019 spletno mesto
Vse pravice pripadajo njihovim avtorjem. To spletno mesto ne zahteva avtorstva, ampak omogoča brezplačno uporabo.
Datum nastanka strani: 2017-03-31
Amperska sila deluje na kos prevodnika z dolžino Δ l z jakostjo toka jaz v magnetnem polju B,
Izraz za ampersko silo lahko zapišemo kot:
Ta moč se imenuje z Lorentzovo silo ... Kot α v tem izrazu enak kotu med hitrostjo in vektor magnetne indukcije Smer Lorentzove sile, ki deluje na pozitivno nabit delec, in smer Amperove sile je mogoče najti iz pravilo leve roke ali po pravilo gimleta... Medsebojna razporeditev vektorjev in za pozitivno nabiti delec je prikazana na sl. 1.18.1.
|
|
|
Slika 1.18.1. Relativni položaj vektorjev in modul Lorentzove sile je številčno enak površini paralelograma, zgrajenega na vektorjih in pomnoženega z nabojem q |
Lorentzova sila je usmerjena pravokotno na vektorje in
Ko se nabiti delec premika v magnetnem polju, Lorentzova sila ne deluje. Zato se modul vektorja hitrosti ne spremeni, ko se delec premika.
Če se nabiti delec giblje v enotnem magnetnem polju pod delovanjem Lorentzove sile in njegova hitrost leži v ravnini, pravokotni na vektor, se bo delec premikal po krogu polmera
Obdobje vrtenja delca v enotnem magnetnem polju je
poklical ciklotronska frekvenca ... Ciklotronska frekvenca ni odvisna od hitrosti (torej od kinetične energije) delca. Ta okoliščina se uporablja v ciklotroni - pospeševalci težkih delcev (protoni, ioni). Shematski diagram ciklotrona je prikazan na sl. 1.18.3.
Med pola močnega elektromagneta je nameščena vakuumska komora, v kateri sta dve elektrodi v obliki votlih kovinskih polcilindrov ( dees ). Na dees se uporablja izmenična električna napetost, katerega frekvenca je enaka ciklotronski frekvenci... Nabiti delci se vbrizgajo v središče vakuumske komore. Delce pospešuje električno polje med deeji. V notranjosti dees se delci gibljejo pod delovanjem Lorentzove sile po polkrogih, katerih polmer se povečuje z večanjem energije delcev. Vsakič, ko delec leti skozi režo med deeji, ga pospeši električno polje. Tako v ciklotronu, tako kot v vseh drugih pospeševalnikih, nabiti delec pospešuje električno polje, na poti pa ga drži magnetno polje. Ciklotroni omogočajo pospeševanje protonov do energij reda 20 MeV.
Homogena magnetna polja se uporabljajo v številnih napravah in zlasti v masni spektrometri - naprave, s katerimi lahko merite mase nabitih delcev - ionov ali jeder različnih atomov. Za ločevanje se uporabljajo masni spektrometri izotopi, torej jedra atomov z enakim nabojem, vendar različne mase(na primer 20 Ne in 22 Ne). Najpreprostejši masni spektrometer je prikazan na sl. 1.18.4. Ioni, ki letijo iz vira S, skozi več majhnih lukenj, ki tvorijo ozek žarek. Potem padejo v izbirnik hitrosti v katerega se premikajo delci križana homogena električna in magnetna polja... Med ploščami ravnega kondenzatorja nastane električno polje, v reži med poloma elektromagneta se ustvari magnetno polje. Začetna hitrost nabitih delcev je usmerjena pravokotno na vektorje in
Na delce, ki se gibljejo v križanih električnih in magnetnih poljih, deluje električna sila in Lorentzova magnetna sila... Pod pogojem E = υ B te sile natančno uravnotežijo druga drugo. Če je ta pogoj izpolnjen, se bo delec gibal enakomerno in pravokotno in, ko bo priletel skozi kondenzator, bo šel skozi luknjo v zaslonu. Za dane vrednosti električnega in magnetnega polja bo izbirnik izbral delce, ki se premikajo s hitrostjo υ = E / B.
Nato delci z enako hitrostjo vstopijo v komoro masnega spektrometra, v kateri nastane enotno magnetno polje, ki se pod delovanjem Lorentzove sile v komori premika v ravnini, pravokotni na magnetno polje. Trajektorije delcev so krogi polmerov R = mυ / qB "... Merjenje polmerov poti pri znanih vrednostih υ in B" lahko definiraš odnos q / m... V primeru izotopov ( q 1 = q 2) masni spektrometer vam omogoča ločevanje delcev z različnimi masami.
Sodobni masni spektrometri omogočajo merjenje mas nabitih delcev z natančnostjo boljšo od 10 –4.
Če ima hitrost delca komponento vzdolž smeri magnetnega polja, se bo tak delec gibal v enakomernem magnetnem polju v spirali. V tem primeru je polmer spirale R odvisno od modula vektorske komponente υ ┴ pravokotno na magnetno polje in višine spirale str- iz modula vzdolžne komponente υ || (slika 1.18.5).
Tako se pot nabitega delca vije tako rekoč na liniji magnetne indukcije. Ta pojav se uporablja v tehnologiji za magnetna toplotna izolacija visokotemperaturne plazme, to je popolnoma ioniziran plin pri temperaturi reda 10 6 K. Snov v tem stanju dobimo v napravah tipa "Tokamak" pri preučevanju nadzorovanih termonuklearnih reakcij. Plazma ne sme priti v stik s stenami komore. Toplotna izolacija se doseže z ustvarjanjem posebne konfiguracije magnetnega polja. Kot primer, sl. 1.18.6 prikazuje trajektorijo nabitega delca v magnetna steklenica(oz past ).
Podoben pojav se dogaja v zemeljskem magnetnem polju, ki je zaščita za vsa živa bitja pred tokovi nabitih delcev iz vesolja. Hitro nabite delce iz vesolja (predvsem s Sonca) »zajame« zemeljsko magnetno polje in tvorijo t.i. sevalni pasovi (slika 1.18.7), pri kateri se delci, tako kot v magnetnih pasteh, premikajo naprej in nazaj po spiralnih trajektorijah med severnim in južnim magnetnim polom v časih reda delčka sekunde. Le v polarnih območjih nekateri delci vdrejo v zgornjo atmosfero in povzročijo aurore. Zemljini sevalni pasovi segajo od razdalj od 500 km do desetin zemeljskih polmerov. Ne smemo pozabiti, da se južni magnetni pol Zemlje nahaja blizu geografskega severnega pola (na severozahodu Grenlandije). Narava zemeljskega magnetizma še ni raziskana.
Kontrolna vprašanja
1. Opiši poskuse Oersteda in Ampereja.
2.Kaj je vir magnetnega polja?
3. Kakšna je Amperova hipoteza, ki pojasnjuje obstoj magnetnega polja trajnega magneta?
4. Kakšna je temeljna razlika med magnetnim in električnim poljem?
5.Formulirajte definicijo vektorja magnetne indukcije.
6. Zakaj se magnetno polje imenuje vortex?
7. Formulirajte zakone:
A) Amper;
B) Bio-Savar-Laplace.
8. Kolikšna je absolutna vrednost vektorja magnetne indukcije smernega tokovnega polja?
9. Formulirajte definicijo enote amperaže (ampera) v mednarodnem sistemu enot.
10. Zapišite formule, ki izražajo vrednost:
A) modul vektorja magnetne indukcije;
B) Amperove sile;
C) Lorentzove sile;
D) obdobje vrtenja delca v enotnem magnetnem polju;
D) polmer ukrivljenosti kroga, ko se nabiti delec premika v magnetnem polju;
Test za samopreverjanje
Kaj so opazili v Oerstedovem poskusu?
1) Interakcija dveh vzporednih prevodnikov s tokom.
2) Interakcija dveh magnetnih puščic
3) Obrnite magnetno iglo blizu prevodnika, medtem ko skozenj prehaja tok.
4) Pojav električni tok v tuljavi, ko je magnet vstavljen vanjo.
Kako delujeta dva vzporedna prevodnika, če skozenj tečejo tokovi v isti smeri?
Privlačijo se;
Odbijen;
Sila in moment sil sta enaka nič.
Sila je nič, navor pa ni nič.
Katera formula določa izraz za modul amperove sile?
Katera formula določa izraz za modul Lorentzove sile?
B) 
V) 
G) 
0,6 N; 2) 1 H; 3) 1,4 N; 4) 2,4 N.
1) 0,5 T; 2) 1 T; 3) 2 T; 4) 0,8 T .
Elektron s hitrostjo V leti v magnetno polje z indukcijskim modulom B pravokotno na magnetne črte. Kateri izraz ustreza polmeru elektronske orbite?
Odgovor: 1) 
2)
4)
8. Kako se bo obdobje vrtenja nabitega delca v ciklotronu spremenilo s povečanjem njegove hitrosti za 2-krat? (V<< c).
1) se bo povečala 2-krat; 2) se bo povečala 2-krat;
3) se bo povečalo 16-krat; 4) Ne bo spremenilo.
9. Katera formula določa modul indukcije magnetnega polja, ustvarjenega v središču krožnega toka s polmerom kroga R?
1)
2)
3)
4)
10. Tok v tuljavi je jaz... Katera od formul je določena z modulom magnetnega polja na sredini dolžine tuljave l s številom zavojev N?
1)
2)
3)
4)
Laboratorijsko delo št.
Določanje horizontalne komponente indukcije zemeljskega magnetnega polja.
Kratka teorija za laboratorijsko delo.
Magnetno polje je materialni medij, ki prenaša tako imenovane magnetne interakcije. Magnetno polje je ena od oblik manifestacije elektromagnetnega polja.
Viri magnetnih polj so gibljivi električni naboji, prevodniki s tokom in izmenična električna polja. Magnetno polje, ki nastane s premikajočimi se naboji (tokovi), deluje samo na gibljive naboje (tokove), na stacionarne naboje pa ne vpliva.
Glavna značilnost magnetnega polja je vektor magnetne indukcije 
:
|
|
Modul vektorja magnetne indukcije je številčno enak največji sili, ki deluje s strani magnetnega polja na prevodnik enotne dolžine, skozi katerega teče tok enotne sile. Vektor 
tvori desni triplet z vektorjem sile in smerjo toka. Tako je magnetna indukcija močna značilnost magnetnega polja.
Enota SI magnetne indukcije je Tesla (T).
Silne črte magnetnega polja imenujemo namišljene črte, v vsaki točki katerih tangente sovpadajo s smerjo vektorja magnetne indukcije. Magnetne črte sile so vedno zaprte in se nikoli ne sekajo.
Amperov zakon določa silovito delovanje magnetnega polja na prevodnik s tokom.
Če je v magnetnem polju z indukcijo 
se postavi prevodnik s tokom, nato pa na vsak tokovno usmerjen element 
prevodnik, deluje amperska sila, določena z razmerjem
|
|
.Smer amperske sile sovpada s smerjo vektorskega produkta 
,
tiste. je pravokotna na ravnino, v kateri ležijo vektorji 
in 
(slika 1).
riž. 1. Določiti smer sile Ampera
Če 
pravokotno 
,
potem lahko določimo smer Amperove sile po pravilu leve roke: štiri iztegnjene prste usmerimo vzdolž toka, dlan položimo pravokotno na črte sile, potem bo palec pokazal smer Amperove sile. Amperov zakon je osnova za definicijo magnetne indukcije, t.j. relacija (1) izhaja iz formule (2), zapisane v skalarni obliki.
Lorentzova sila je sila, s katero deluje elektromagnetno polje na nabiti delec, ki se giblje v tem polju. Formulo Lorentzove sile je prvi dobil G. Lorentz kot rezultat posploševanja izkušenj in ima obliko:
|
|
.kje 
Je sila, ki deluje na nabiti delec v električnem polju z intenzivnostjo 
;
–
sila, ki deluje na nabiti delec v magnetnem polju.
Formulo za magnetno komponento Lorentzove sile lahko dobimo iz Amperovega zakona, pri čemer upoštevamo, da je tok urejeno gibanje električnih nabojev. Če magnetno polje ne bi delovalo na gibljive naboje, ne bi vplivalo na prevodnik s tokom. Magnetna komponenta Lorentzove sile je določena z izrazom:
|
|
.Ta sila je usmerjena pravokotno na ravnino, v kateri ležijo vektorji hitrosti 
in magnetna indukcija 
; njegova smer sovpada s smerjo vektorskega produkta 
za q
> 0 in s smerjo 
za q>0
(slika 2). 
riž. 2. Določiti smer magnetne komponente Lorentzove sile
Če vektor 
pravokotno na vektor 
, potem najdemo smer magnetne komponente Lorentzove sile za pozitivno nabite delce po pravilu leve strani, za negativno nabite delce pa po pravilu desno roko... Ker je magnetna komponenta Lorentzove sile vedno usmerjena pravokotno na hitrost 
, potem ne opravi dela premikanja delca. Spremeni lahko le smer hitrosti 
,
upogniti trajektorijo delca, t.j. igrajo vlogo centripetalne sile.
Bio-Savart-Laplaceov zakon se uporablja za izračun magnetnih polj (definicij 
), ki jih ustvarijo tokovni vodniki.
Po zakonu Bio-Savart-Laplace je vsak tokovno usmerjen element prevodnika 
drsti se na točki v daljavi 
iz tega elementa je magnetno polje, katerega indukcija je določena z razmerjem:
|
|
.kje 
H / m - magnetna konstanta; µ
- magnetna prepustnost medija.
riž. 3. Na zakon Bio-Savart-Laplace
Smer 
sovpada s smerjo navzkrižnega produkta 
, tj. 
je pravokotna na ravnino, v kateri ležijo vektorji 
in 
... Hkrati 
je tangentna na črto sile, katere smer je mogoče določiti s pravilom kardanskega sistema: če je translacijsko gibanje konice kardana usmerjeno vzdolž toka, bo smer vrtenja ročaja določila smer magnetnega polja črta (slika 3).
Če želite najti magnetno polje, ki ga ustvari celoten prevodnik, morate uporabiti načelo superpozicije polj:
|
|
.Na primer, izračunajmo magnetno indukcijo v središču krožnega toka (slika 4).
riž. 4. Na izračun polja v središču krožnega toka
Za krožni tok 
in 
, zato ima relacija (5) v skalarni obliki obliko:
Zakon skupnega toka (teorem o cirkulaciji magnetne indukcije) je še en zakon za izračun magnetnih polj.
Skupni tokovni zakon za magnetno polje v vakuumu ima obliko:
|
|
.kje B l
–
projekcija 
na prevodni element 
usmerjen vzdolž toka.
Kroženje vektorja magnetne indukcije vzdolž katere koli zaprte zanke je enako zmnožku magnetne konstante z algebraično vsoto tokov, ki jih ta zanka pokriva.
Ostrogradsky-Gaussov izrek za magnetno polje je naslednji:
|
|
.kje B n
–
vektorska projekcija 
na normalno 
na spletno mesto dS.
Pretok vektorja magnetne indukcije skozi poljubno zaprto površino je nič.
Narava magnetnega polja izhaja iz formul (9), (10).
Pogoj za potencialnost električnega polja je enakost nuli kroženja vektorja intenzivnosti 
.
Potencialno električno polje ustvarjajo stacionarni električni naboji; poljske črte sile niso zaprte, začnejo se pri pozitivnih nabojih in končajo pri negativnih.
Iz formule (9) vidimo, da v magnetnem polju kroženje vektorja magnetne indukcije ni nič, zato magnetno polje ni potencialno.
Iz razmerja (10) izhaja, da ni magnetnih nabojev, ki bi lahko ustvarili potencialna magnetna polja. (V elektrostatiki podoben izrek tli v obliki 
.
Magnetne črte sile se zaprejo vase. Takšno polje se imenuje vortex. Tako je magnetno polje vrtinčno polje. Smer poljskih linij je določena s kardanskim pravilom. V premočrtnem neskončno dolgem prevodniku s tokom imajo črte sile obliko koncentričnih krogov, ki obdajajo prevodnik (slika 3).
Zakaj zgodovina na svoje strani z zlatimi črkami doda nekaj učenjakov, nekatere pa izbriše brez sledu? Vsak, ki pride v znanost, je dolžan na njej pustiti svoj pečat. Po velikosti in globini te sledi sodi zgodovina. Tako sta Ampere in Lorentz neprecenljivo prispevala k razvoju fizike, kar je omogočilo ne samo razvoj znanstvene teorije, vendar je dobil pomembno praktično vrednost. Kako se je pojavil telegraf? Kaj so elektromagneti? Na vsa ta vprašanja bomo odgovorili v današnji lekciji.
Za znanost je pridobljeno znanje velike vrednosti, ki lahko kasneje najde svoje. praktična uporaba... Nova odkritja ne širijo le raziskovalnih obzorij, ampak postavljajo tudi nova vprašanja in probleme.
Izpostavimo glavno Amperejeva odkritja na področju elektromagnetizma.
Prvič, to je interakcija prevodnikov s tokom. Dva vzporedna vodnika s tokovi se med seboj privlačita, če so tokovi v njih sousmerjeni, in se odbijata, če so tokovi v njih nasprotno usmerjeni (slika 1).
riž. 1. Prevodniki s tokom
Amperov zakon se glasi:
Sila interakcije dveh vzporednih prevodnikov je sorazmerna zmnožku tokov v vodnikih, sorazmerna z dolžino teh prevodnikov in obratno sorazmerna z razdaljo med njima.
Sila interakcije dveh vzporednih prevodnikov,
Vrednosti tokov v vodnikih,
- dolžina vodnikov,
Razdalja med vodniki,
Magnetna konstanta.
Odkritje tega zakona je omogočilo, da se v merske enote vnese vrednost tokovne jakosti, ki do takrat še ni obstajala. Torej, če izhajamo iz definicije jakosti toka kot razmerja količine naboja, prenesenega skozi prečni prerez prevodnika na enoto časa, bomo dobili v bistvu nemerljivo vrednost, in sicer količino naboja, prenesenega skozi prerez vodnika. Na podlagi te definicije ne bomo mogli vnesti enote za merjenje jakosti toka. Amperov zakon vam omogoča, da vzpostavite razmerje med velikostmi tokov v prevodnikih in količinami, ki jih je mogoče empirično izmeriti: mehansko silo in razdaljo. Tako je mogoče upoštevati enoto tokovne jakosti - 1 A (1 amper).
En amperski tok - to je tok, pri katerem dva homogena vzporedna prevodnika, ki se nahajata v vakuumu na razdalji enega metra od drugega, delujeta z Newtonovo silo.
Zakon medsebojnega delovanja tokov - dva vzporedna vodnika v vakuumu, katerih premeri so veliko manjši od razdalje med njima, delujeta s silo, ki je neposredno sorazmerna zmnožku tokov v teh vodnikih in obratno sorazmerna z razdaljo med njima.
Drugo odkritje Ampera je zakon delovanja magnetnega polja na prevodnik s tokom. Izraža se predvsem v delovanju magnetnega polja na tuljavo ali okvir s tokom. Torej, moment sile deluje na zanko s tokom v magnetnem polju, ki teži, da to zanko razvije tako, da njena ravnina postane pravokotna na črte magnetnega polja. Zavojni kot zavoja je neposredno sorazmeren s tokom v zavoju. Če je zunanje magnetno polje v zanki konstantno, je konstantna tudi vrednost modula magnetne indukcije. Območje zanke pri ne zelo velikih tokovih lahko štejemo tudi za konstantno, zato je res, da je moč toka enaka zmnožku momenta sil, ki raztezajo zanko s tokom za neko konstantno vrednost pod stalnimi pogoji .
- trenutna moč,
- moment sil, ki odvijajo tuljavo s tokom.
Posledično je mogoče izmeriti trenutno moč z vrednostjo kota vrtenja okvirja, ki se izvaja v merilni napravi - ampermetru (slika 2).
riž. 2. Ampermeter
Po odkritju delovanja magnetnega polja na prevodnik s tokom je Ampere ugotovil, da bi to odkritje lahko uporabili za premikanje vodnika v magnetnem polju. Torej je mogoče magnetizem spremeniti v mehansko gibanje - ustvariti motor. Eden prvih, ki je deloval na enosmerni tok, je bil elektromotor (slika 3), ki ga je leta 1834 ustvaril ruski elektroinženir B.S. Jakobi.
riž. 3. Motor
Razmislite o poenostavljenem modelu motorja, ki je sestavljen iz fiksnega dela s pritrjenimi magneti - statorja. V notranjosti statorja se okvir iz prevodnega materiala, imenovan rotor, lahko prosto vrti. Da električni tok teče skozi okvir, ga s pomočjo drsnih kontaktov povežemo s sponkami (slika 4). Če priključite motor na vir enosmernega toka v vezju z voltmetrom, se bo okvir s tokom, ko je vezje zaprt, začel vrteti.
riž. 4. Načelo delovanja elektromotorja
Leta 1269 je francoski naravoslovec Pierre de Maricourt napisal delo "Pismo o magnetu". Glavni cilj Pierra de Maricourta je bil ustvariti večni motor, v katerem bo uporabil neverjetne lastnosti magneti. Kako uspešni so bili njegovi poskusi, ni znano, gotovo pa je, da je Jacobi s svojim električnim motorjem poganjal čoln, medtem ko ga je lahko pospešil do hitrosti 4,5 km/h.
Omeniti je treba še eno napravo, ki deluje na podlagi Amperovih zakonov. Amper je pokazal, da se trenutna tuljava obnaša kot trajni magnet... To pomeni, da lahko konstruirate elektromagnet- naprava, katere moč je mogoče nastaviti (slika 5).
riž. 5. Elektromagnet
Ampere je prišel na idejo, da lahko s kombinacijo prevodnikov in magnetnih puščic ustvarite napravo, ki prenaša informacije na daljavo.
riž. 6. Električni telegraf
Ideja o telegrafu (slika 6) se je pojavila že v prvih mesecih po odkritju elektromagnetizma.
Vendar pa je elektromagnetni telegraf postal razširjen, potem ko je Samuel Morse ustvaril bolj priročen aparat in, kar je najpomembneje, razvil binarno abecedo, sestavljeno iz pik in pomišljajev, ki se imenuje Morsejeva koda.
Od oddajne telegrafske naprave z uporabo Morsejevega ključa, ki se zapre električni tokokrog, se v komunikacijski liniji generirajo kratki ali dolgi električni signali, ki ustrezajo pikam ali črticam Morsejeve abecede. Na sprejemnem telegrafskem aparatu (pisalni napravi) za čas prehoda signala (električni tok) elektromagnet privlači armaturo, s katero je togo povezano pisalno kovinsko kolo ali pisalo, ki na papirju pusti črnilni pečat. trak (slika 7).
riž. 7. Shema telegrafa
Matematik Gauss je, ko se je seznanil z Amperejevimi raziskavami, predlagal ustvarjanje izvirnega topa (slika 8), ki bi deloval na principu delovanja magnetnega polja na železno kroglo - projektil.
riž. 8. Gaussov top
Treba je biti pozoren na katero zgodovinsko dobo nastala so ta odkritja. V prvi polovici 19. stoletja je Evropa naredila skoke po poti industrijske revolucije – bil je to ploden čas za znanstvenoraziskovalna odkritja in njihovo hitro implementacijo v prakso. K temu procesu je nedvomno pomembno prispeval Ampere, ki je dal civilizacijske elektromagnete, elektromotorje in telegraf, ki se še danes pogosto uporabljajo.
Izpostavimo glavna Lorentzova odkritja.
Lorentz je ugotovil, da magnetno polje deluje na delec, ki se premika v njem, in ga prisili, da se premika po loku kroga:
Lorentzova sila je centripetalna sila, pravokotna na smer hitrosti. Prvič, zakon, ki ga je odkril Lorentz, omogoča določitev tako pomembne lastnosti, kot je razmerje med nabojem in maso - posebna obremenitev.
Specifična vrednost naboja je vrednost, ki je edinstvena za vsak nabit delec, kar omogoča njihovo identifikacijo, pa naj gre za elektron, proton ali kateri koli drug delec. Tako so znanstveniki prejeli močno raziskovalno orodje. Rutherford je na primer lahko analiziral radioaktivno sevanje in identificiral njegove komponente, med katerimi so alfa delci - jedro helijevega atoma - in beta delci - elektroni.
V dvajsetem stoletju so se pojavili pospeševalniki, katerih delo temelji na dejstvu, da se nabiti delci pospešujejo v magnetnem polju. Magnetno polje ukrivi trajektorije delcev (slika 9). Smer upogiba budnice omogoča presojo predznaka naboja delcev; z merjenjem polmera trajektorije je mogoče določiti hitrost delca, če sta znana njegova masa in naboj.
riž. 9. Ukrivljenost trajektorije delcev v magnetnem polju
Na tem principu je bil razvit Veliki hadronski trkalnik (slika 10). Zahvaljujoč Lorentzovim odkritjem je znanost dobila bistveno novo orodje za fizikalne raziskave, ki je odprla pot v svet elementarnih delcev.
riž. 10. Veliki hadronski trkalnik
Da bi opisali vpliv znanstvenika na tehnični napredek, ne pozabite, da izraz za Lorentzovo silo pomeni možnost izračuna polmera ukrivljenosti poti delca, ki se giblje v konstantnem magnetnem polju. V stalnih zunanjih pogojih je ta polmer odvisen od mase delca, njegove hitrosti in naboja. Tako dobimo priložnost, da razvrstimo nabite delce po teh parametrih in zato lahko analiziramo katero koli mešanico. Če mešanico snovi v plinastem stanju ioniziramo, pospešimo in usmerimo v magnetno polje, se bodo delci začeli premikati vzdolž krožnih lokov z različnimi polmeri - delci bodo zapustili polje na različnih točkah in vse, kar ostane, je za fiksiranje teh izhodiščnih točk, kar se izvaja z uporabo zaslona, prekritega s fosforjem, ki sveti, ko nanj zadenejo nabiti delci. Po tej shemi je analizator mase(slika 11) . Masni analizatorji se pogosto uporabljajo v fiziki in kemiji za analizo sestave zmesi.
riž. 11. Masni analizator
To niso vse tehnične naprave, ki delujejo na podlagi razvoja in odkritij Ampereja in Lorenza, ker znanstveno spoznanje prej ali slej preneha biti izključna last znanstvenikov in postane last civilizacije, medtem ko se uteleša v različnih tehničnih napravah, ki nam olajšajo življenje.
Bibliografija
- Kasyanov V.A., Fizika 11. razred: Učbenik. za splošno izobraževanje. institucije. - 4. izd., Stereotip. - M .: Droha, 2004 .-- 416s.: Ilustr., 8 str. barva vklj.
- Gendenshtein L.E., Dick Yu.I., Fizika 11. - M.: Mnemosyne.
- Tikhomirova S.A., Yarovsky B.M., Fizika 11. - M.: Mnemosina.
- Internetni portal "Chip and Dip" ().
- Internetni portal "Kijevska mestna knjižnica" ().
- Internetni portal "Inštitut za izobraževanje na daljavo" ().
Domača naloga
1. Kasyanov VA, Fizika 11. razred: Učbenik. za splošno izobraževanje. institucije. - 4. izd., Stereotip. - M .: Droha, 2004 .-- 416s.: Ilustr., 8 str. barva vklj., art. 88, c. 1-5.
2. V Wilsonovi komori, ki je postavljena v enotno magnetno polje z indukcijo 1,5 T, alfa delec, ki leti pravokotno na indukcijske črte, pusti sled v obliki loka kroga s polmerom 2,7 cm Določi gibalno in kinetično energijo delca. Masa alfa delca je 6,7 ∙ 10 -27 kg, naboj pa 3,2 ∙ 10 -19 C.
3. Masni spektrograf. Žarek ionov, pospešen s potencialno razliko 4 kV, leti v enotno magnetno polje z magnetno indukcijo 80 mT pravokotno na črte magnetne indukcije. Žarek je sestavljen iz dveh vrst ionov z molekulsko maso 0,02 kg / mol in 0,022 kg / mol. Vsi ioni imajo naboj 1,6 ∙ 10 -19 C. Ioni letijo iz polja v dveh žarkih (slika 5). Poiščite razdaljo med snopi ionov, ki se oddajajo.
4. * S pomočjo enosmernega motorja dvigujejo breme na vrvi. Če odklopite elektromotor iz vira napetosti in povzročite kratek stik na rotorju, se bo obremenitev znižala iz konstantna hitrost... Pojasnite ta pojav. Kakšno obliko ima potencialna energija bremena?
Delovanje, ki ga magnetno polje izvaja na premikajoče se nabite delce, se v tehnologiji zelo pogosto uporablja.
Na primer, odklon elektronskega žarka v slikovnih ceveh televizorjev se izvaja z uporabo magnetnega polja, ki ga ustvarjajo posebne tuljave. Številne elektronske naprave uporabljajo magnetno polje za fokusiranje žarkov nabitih delcev.
V trenutno ustvarjenih eksperimentalnih instalacijah za izvajanje nadzorovane termonuklearne reakcije se z vplivom magnetnega polja na plazmo zvija v vrvico, ki se ne dotika sten delovne komore. Gibanje nabitih delcev v krogu v enotnem magnetnem polju in neodvisnost obdobja takšnega gibanja od hitrosti delcev se uporabljata v cikličnih pospeševalnikih nabitih delcev - ciklotroni.
Delovanje Lorentzove sile se uporablja tudi v napravah, ki se imenujejo masni spektrografi, ki so zasnovani za ločevanje nabitih delcev glede na njihove specifične naboje.
Shematski diagram najpreprostejšega masnega spektrografa je prikazan na sliki 1.
V komori 1, iz katere se evakuira zrak, je ionski vir 3. Komora je postavljena v enotno magnetno polje, v vsaki točki katerega je indukcija \ (~ \ vec B \) pravokotna na ravnino risbe in je usmerjen proti nam (na sliki 1 je to polje označeno s krogi) ... Med elektrodama A h B se pojavi pospeševalna napetost, pod vplivom katere se ioni, ki uhajajo iz vira, pospešijo in z določeno hitrostjo vstopijo v magnetno polje pravokotno na indukcijske črte. Ko se premikajo v magnetnem polju vzdolž loka kroga, ioni padejo na fotografsko ploščo 2, kar omogoča določitev polmera R ta lok. Poznavanje magnetne indukcije V in hitrost υ ioni po formuli
\ (~ \ frac q m = \ frac (v) (RB) \)
lahko določimo specifični naboj ionov. In če je naboj iona znan, lahko izračunate njegovo maso.
Literatura
Aksenovich L.A. Fizika v Srednja šola: Teorija. Naloge. Testi: Učbenik. dodatek za ustanove, ki zagotavljajo prejem obs. okolja, izobraževanje / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Minsk: Adukatsya i vyhavanne, 2004 .-- Str. 328.
