Предмет: Физика
Раздел: Электромагнетизм (Магнитные поля и силы)
Вопрос: Как влияет магнитная сила Лоренца на скорость движения заряженной частицы?
Прежде чем ответить на этот вопрос, давайте сначала разберем, что такое магнитная сила Лоренца.
Сила Лоренца:
Когда заряженная частица движется в магнитном поле, на нее действует так называемая
сила Лоренца. Эта сила направлена перпендикулярно как скорости частицы, так и вектору магнитного поля.
Формула для силы Лоренца выглядит так:
\( \mathbf{F} = q (\mathbf{v} \times \mathbf{B}) \), где:
- \(\mathbf{F}\) — магнитная сила Лоренца (вектор),
- \(q\) — заряд частицы,
- \(\mathbf{v}\) — скорость частицы (вектор),
- \(\mathbf{B}\) — магнитная индукция (вектор).
Сила Лоренца перпендикулярна движению частицы (то есть перпендикулярна вектору скорости), и это важно для ответа на ваш вопрос.
Влияние на скорость:
- Скорость: Так как сила Лоренца направлена перпендикулярно вектору скорости частицы, она не изменяет величину скорости (по модулю).
- Если сила не направлена вдоль скорости, то не происходит работы над частицей — а ведь работа изменила бы кинетическую энергию и, как следствие, скорость.
- Магнитная сила просто изменяет направление скорости частицы, но не ее величину.
- Траектория движения: Если частица движется в магнитном поле с некоторой скоростью, то сила Лоренца будет "разворачивать" траекторию ее движения. Заряженная частица начинает двигаться по круговой траектории (если магнитное поле однородное и занесено под углом 90° к скорости частицы). В такой ситуации сила Лоренца играет роль центростремительной силы, вызывающей изменение направления движения, но не модуля скорости.
- Величина скорости постоянна, но траектория становится криволинейной.
Ответ:
Магнитная сила Лоренца не влияет на модуль скорости заряженной частицы, а лишь изменяет направление ее движения.