Magnētiskais lauks

Magnētiskais lauks B⃗ iedarbojas uz kustīgiem lādiņiem un strāvām. Spēks ir atkarīgs ne tikai no ātruma, bet arī no leņķa starp kustību un lauku.

Magnētiskais spēks uz kustīgu lādiņu

Kustīgam q lādiņam F⃗=q v⃗×B⃗, bet modulis F=|q|vB sinθ. Ja v⃗ ir paralēls B⃗, F=0; ja perpendikulārs – maksimāls.

Kāpēc magnētiskais spēks liec trajektoriju

v+F× B××××Magnētiskais spēks ir perpendikulārs v⃗ un B⃗.
Magnētiskais spēks ir perpendikulārs v⃗ un B⃗.

F = |q|vB sin θ

Magnētiskais spēks ir perpendikulārs momentānajam ātrumam, tāpēc pats par sevi neveic darbu. Pie v ⟂ B tas darbojas kā centrtieces spēks: r=mv/(|q|B).

Spēka atkarība no leņķa

Ja q, v un B ir nemainīgi, F/Fmax = sin θ.

90°

Spēks uz strāvu vadošu vadītāju

Taisnam vadītāja posmam F⃗=I L⃗×B⃗. Tā ir mikroskopisko Lorenca spēku uz lādiņnesējiem makroskopiskā izpausme.

Strāva pati rada magnētisko lauku

Gara taisna vadītāja lauks B=μ₀I/(2πr). Lauka līnijas ir apļi ap vadītāju, un B samazinās kā 1/r.

Virziens bez attēlu iegaumēšanas

Labās rokas noteikums attēlo vektoriālo reizinājumu. Pozitīvam lādiņam v⃗×B⃗ nosaka spēku; negatīvam lādiņam virziens ir pretējs.

Atrisināti piemēri

1. Magnētiskais spēks uz protonu

v=3,0×10⁶ m/s, B=0,20 T, perpendikulāri.

Risinājums

F≈9,6×10⁻¹⁴ N.

2. Elektrona trajektorijas rādiuss

Elektrons ar impulsu p kustas perpendikulāri B.

Risinājums

r=p/(eB); lielāks impulss dod lielāku rādiusu.

3. Taisna vadītāja lauks

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

Risinājums

B=4,0×10⁻⁵ T.