Lorentzova síla

Lorentzova síla F_L je síla, která vzniká působením magnetické a elektrostatické síly na částici s nábojem. Většinou se jako Lorentzova síla označuje pouze magnetická síla působící na pohybující se nabitou částici v magnetickém poli.

Hendrik Antoon Lorentz

(18. července 1853 v Arnhemu – 4. února 1928 v Haarlemu)

Einstein a Lorentz

Hendrik Antoon Lorentz byl nizozemský fyzik a držitel Nobelovy ceny za fyziku z roku 1902. Tuto cenu získal s Pietrem Zeemanem za výzkum vlivu magnetismu na záření. Ve 22 letech obhájil disertační práci na Univerzitě v Leidnu. Práce měla takový úspěch, že mu univerzita založila novou katedru teoretické fyziky. Během svého života se Hendrik Antoon Lorentz zabýval různými obory fyziky, například mechanikou, termodynamikou a výzkumem světla. Jeho nejdůležitější přínosy jsou v oblasti elektronové teorie, teorie relativity a elektromagnetismu.

Částice s nábojem v magnetickém poli

Trajektorie kladně, záporně a neutrálně nabitých částic v homogenním magnetickém poli

Kladně i záporně nabité částice pohybující se v magnetickém poli, které se vyskytují samostatně nebo ve vodiči, jsou tímto magnetickým polem ovlivňovány. Magnetické pole na ně působí magnetickou silou, velikost této síly je dána vztahem:

F_m = Bqv sin α

kde:

• B je velikost magnetické indukce (jednotka tesla T)
• q je velikost náboje (jednotka coulomb C)

pro elektrony se používá elementární náboj elektronu e = −1,602 · 10−19 C

• v je rychlost částice (jednotka m/s)
• sin α je úhel, který svírá směr pohybu částice s magnetickými indukčními čarami
  

Prakticky lze působení magnetické síly znázornit použitím vodiče s proudem a podkovovitým magnetem nebo v tzv. Wehneltově trubici.

Vektorový zápis

Působení podkovovitého magnetu na částici a na vodič s proudem

Flemingovo pravidlo levé ruky

Vektorový zápis pro magnetickou sílu je:

F_m = qv x B

Směr působení magnetické síly, jak vyplývá z vektorového součinu, je kolmý na směr pohybu i na směr magnetické indukce. Směr lze určit pomocí Flemingova pravidla levé ruky, které zní:

Pozor, je třeba pamatovat na fakt, že elektrony se pohybují proti směru proudu.

Výpočet Lorentzovy síly

Pokud na částici působí nejen magnetická, ale i elektrostatická síla, Lorentzova síla se vypočítá ze vztahu:

F_L = qE + qv x B

kde:

• E je intenzita elektrického pole
  
  

Vektorový zápis vzorce je:

F_L = qE + qv x B

Využití

V praxi se tento jev široce využívá, např.:

• měření v mlžné komoře
• obrazovky typu CRT (cathode ray tube)
• Hallův jev a Hallova sonda
  
  

Odkazy

Externí odkazy

• Mlžná komora
• Hallův jev
• Experiment s podkovovitým magnetem
• Wehneltova trubice

Zdroje

• LEPIL, O. a ŠEDIVÝ, P. Fyzika pro gymnázia - Elektřina a magnetismus. 5. vydání. Praha : Prometheus, 2008. ISBN 978-80-7196-202-1.
  
• SVOBODA, E. Přehled stredoškolské fyziky. 4. upravené. Praha : Prometheus, 2006. ISBN 80-7196-307-0
• REICHL, J.. Encyklopedie fyziky [online]. [cit. 2013-11-29]. http://fyzika.jreichl.com/main.article/view/293-castice-s-nabojem-v-magnetickem-poli