Mágneses tér

A B⃗ mágneses tér mozgó töltésekre és áramokra hat. Az erő nagysága az iránytól is függ: a sebesség és a tér közti szög döntő.

Mágneses erő mozgó töltésre

Mozgó q töltésre F⃗=q v⃗×B⃗, nagysága F=|q|vB sinθ. Párhuzamos mozgásnál F=0, merőlegesnél maximális.

Miért görbíti a pályát a mágneses erő

v+F× B××××A mágneses erő merőleges v⃗-re és B⃗-re.
A mágneses erő merőleges v⃗-re és B⃗-re.

F = |q|vB sin θ

A mágneses erő merőleges a pillanatnyi sebességre, ezért önmagában nem végez munkát. v ⟂ B esetén centripetális erőként hat, így r=mv/(|q|B).

Az erő szögfüggése

Rögzített q, v és B mellett F/Fmax = sin θ.

90°

Áramjárta vezetőre ható erő

Egyenes vezetőszakaszra F⃗=I L⃗×B⃗. Ez a vezetőben mozgó töltéshordozókra ható mikroszkopikus Lorentz-erő makroszkopikus eredménye.

Az áram mágneses teret is létrehoz

Hosszú egyenes vezető körül B=μ₀I/(2πr). A térvonalak koncentrikus körök, a tér 1/r szerint csökken.

Iránymeghatározás képek bemagolása nélkül

A jobbkéz-szabály a vektoriális szorzatot kódolja. Pozitív töltésnél v⃗×B⃗ adja az erőt; negatív töltésnél az irány megfordul.

Kidolgozott példák

1. Protonra ható mágneses erő

v=3,0×10⁶ m/s, B=0,20 T, merőlegesen.

Megoldás

F=qvB≈9,6×10⁻¹⁴ N.

2. Elektron pályasugara

p impulzusú elektron mozog B-re merőlegesen.

Megoldás

r=p/(eB); nagyobb impulzus nagyobb sugarat ad.

3. Egyenes vezető tere

I=10 A, r=5,0 cm.

Megoldás

B=μ₀I/(2πr)=4,0×10⁻⁵ T.