Сила Лоренца

Магнитное поле действует на проводник с током потому, что оно действует на движущиеся заряженные частицы в этом проводнике.

Силу, действующую со стороны магнитного поля на заряженную частицу, называют силой Лоренца.

Направление силы Лоренца, действующей на положительно заряженную частицу, находят с помощью того же правила, что и направление силы Ампера, то есть правила левой руки (рис. 13.4). Это связано с тем, что за направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц.

На отрицательно заряженные частицы, движущиеся в том же направлении, что и положительные, сила Лоренца действует в противоположном направлении, поэтому при движении в магнитном поле положительно и отрицательно заряженные частицы поворачивают в противоположные стороны.

Это используют, например, для определения электрического заряда частиц, вылетающих при распадах атомных ядер (см. § 31. Радиоактивность).

Рис. 13.4. Направление силы Лоренца : если раскрытую ладонь левой руки расположить так, чтобы вектор магнитной индукции входил в ладонь, а четыре вытянутых пальца указывали направление скорости положительно заряженной частицы, то отогнутый в плоскости ладони большой палец покажет направление силы, действующей на частицу.

Расчеты показывают, что модуль силы Лоренца где - модуль заряда частицы, - модуль ее скорости, - модуль вектора магнитной индукции, - угол между скоростью частицы и вектором магнитной индукции.

Сила Лоренца направлена перпендикулярно скорости частицы и вектору магнитной индукции. Поэтому если частица влетает в магнитное поле перпендикулярно вектору магнитной индукции, то под действием силы Лоренца она будет двигаться по окружности в плоскости, перпендикулярной вектору

При этом сила Лоренца играет роль центростремительной силы, так что где - радиус окружности. Отсюда

Если скорость частицы направлена не перпендикулярно вектору магнитной индукции, то под действием силы Лоренца частица будет двигаться в магнитном поле по спирали, ось которой направлена вдоль вектора магнитной индукции.

Лабораторная работа «Движение частицы в магнитном поле».