லோரென்ட்ஸ் படை மற்றும் இடது கை ஆட்சி. காந்தப்புலத்தில் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களின் இயக்கம்

ஒரு காந்தப்புலத்தில் வைக்கப்படுகிறது நடத்துனர்கடந்து சென்றது மின்சாரம், ஆம்பியர் சக்தியால் பாதிக்கப்படுகிறது $F_A$ , மற்றும் அதன் மதிப்பை பின்வரும் சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடலாம்:

$F_A=B\cdot I\cdot l\cdot sin\alpha$ (1)

எங்கே $நான்$ மற்றும் $எல்$ - தற்போதைய வலிமை மற்றும் கடத்தி நீளம், $பி$ - காந்தப்புல தூண்டல், $\alpha$ - தற்போதைய வலிமை மற்றும் காந்த தூண்டலின் திசைகளுக்கு இடையே உள்ள கோணம். இது ஏன் நடக்கிறது?

லோரன்ட்ஸ் படை. ஒரு காந்தப்புலத்தில் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களின் இயக்கம்.

உள்ளடக்கம்

1 லோரென்ட்ஸ் விசை என்றால் என்ன - அது எப்போது நிகழும் என்பதைத் தீர்மானித்தல், சூத்திரத்தைப் பெறுதல்
2 இடது கை விதியைப் பயன்படுத்தி லோரென்ட்ஸ் படையின் திசையைத் தீர்மானித்தல்
3 ஒரு காந்தப்புலத்தில் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களின் இயக்கம்
4 பொறியியலில் Lorentz படையின் பயன்பாடு

லோரென்ட்ஸ் விசை என்றால் என்ன - அது எப்போது நிகழும் என்பதைத் தீர்மானித்தல், சூத்திரத்தைப் பெறுதல்

மின்சாரம் என்பது சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களின் வரிசைப்படுத்தப்பட்ட இயக்கம் என்பது அறியப்படுகிறது. ஒரு காந்தப்புலத்தில் இயக்கத்தின் போது, இந்த துகள்கள் ஒவ்வொன்றும் ஒரு சக்தியின் செயல்பாட்டிற்கு உட்பட்டது என்பதும் நிறுவப்பட்டுள்ளது. ஒரு விசை ஏற்பட, துகள் இயக்கத்தில் இருக்க வேண்டும்.

லோரென்ட்ஸ் விசை என்பது ஒரு காந்தப்புலத்தில் நகரும் போது மின்சாரம் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள் மீது செயல்படும் சக்தியாகும்.அதன் திசையானது துகள் வேகம் மற்றும் காந்தப்புல வலிமையின் திசையன்கள் இருக்கும் விமானத்திற்கு ஆர்த்தோகனல் ஆகும். லோரென்ட்ஸ் படைகளின் விளைவாக ஆம்பியர் படை. அதை அறிந்தால், லோரென்ட்ஸ் படைக்கான சூத்திரத்தை நாம் பெறலாம்.

துகள் கடத்தியின் பிரிவு வழியாக செல்ல தேவையான நேரம், $t = \frac {l}{v}$ , எங்கே $எல்$ - பிரிவின் நீளம், $v$ என்பது துகளின் வேகம். கடத்தியின் குறுக்குவெட்டு வழியாக இந்த நேரத்தில் மாற்றப்பட்ட மொத்த கட்டணம், $கே = I\cdot டி$ . முந்தைய சமன்பாட்டிலிருந்து நேர மதிப்பை இங்கே மாற்றியமைக்கிறோம்

$கே = \frac {I\cdot l}{v}$ (2)

அதே நேரத்தில் $F_A=F_L\cdot N$ , எங்கே $என்$ கருதப்படும் கடத்தியில் உள்ள துகள்களின் எண்ணிக்கை. இதில் $N = \frac {Q}{q}$ , எங்கே $கே$ ஒரு துகள் கட்டணம். சூத்திரத்தில் மதிப்பை மாற்றுதல் $கே$ (2) இலிருந்து, ஒருவர் பெறலாம்:

$N = \frac {I\cdot l}{v\cdot q}$

இந்த வழியில்,

$F_A=F_L\cdot \frac {I\cdot l}{v\cdot q}$

(1) ஐப் பயன்படுத்தி, முந்தைய வெளிப்பாட்டை இவ்வாறு எழுதலாம்

$B\cdot I\cdot l\cdot sin\alpha = F_L\cdot \frac {I\cdot l}{v\cdot q}$

சுருக்கங்கள் மற்றும் இடமாற்றங்களுக்குப் பிறகு, லோரென்ட்ஸ் சக்தியைக் கணக்கிடுவதற்கான சூத்திரம் தோன்றும்

$F_L = q\cdot v\cdot B\cdot sin\alpha$

ஃபோர்ஸ் மாடுலஸுக்கு ஃபார்முலா எழுதப்பட்டிருப்பதால், அது பின்வருமாறு எழுதப்பட வேண்டும்:

மேலும் படிக்க: ஆம்ப்களை வாட்ஸாகவும் அதற்கு நேர்மாறாகவும் மாற்றுவது எப்படி?

$F_L = |q|\cdot v\cdot B\cdot sin\alpha$ (3)

ஏனெனில் $sin\alpha = sin(180^{\circ} - \alpha)$ , பின்னர் லோரென்ட்ஸ் விசை மாடுலஸைக் கணக்கிட, திசைவேகம் எங்கு இயக்கப்படுகிறது என்பது முக்கியமல்ல - தற்போதைய வலிமையின் திசையில் அல்லது எதிராக - மற்றும் நாம் அதைச் சொல்லலாம். $\alpha$ துகள் வேகம் மற்றும் காந்த தூண்டல் திசையன்களால் உருவாக்கப்பட்ட கோணம்.

திசையன் வடிவத்தில் ஒரு சூத்திரத்தை எழுதுவது இப்படி இருக்கும்:

$\vec{F_L} = q\cdot [\vec{v}\times \vec{B}]$

$[\vec{v}\times \vec{B}]$ ஒரு குறுக்கு தயாரிப்பு ஆகும், இதன் விளைவாக மாடுலஸ் சமமான திசையன் ஆகும் $v\cdot B\cdot sin\alpha$ .

ஃபார்முலா (3) அடிப்படையில், மின்சாரம் மற்றும் காந்தப்புலத்தின் செங்குத்தாக இருக்கும் திசைகளில் லோரென்ட்ஸ் விசை அதிகபட்சம் என்று முடிவு செய்யலாம், அதாவது எப்போது $\alpha = 90^{\circ}$ , மற்றும் அவை இணையாக இருக்கும்போது மறைந்துவிடும் ( $\alpha = 0^{\circ}$ ).

சரியான அளவு பதிலைப் பெறுவதற்கு - எடுத்துக்காட்டாக, சிக்கல்களைத் தீர்க்கும் போது - ஒருவர் SI அமைப்பின் அலகுகளைப் பயன்படுத்த வேண்டும் என்பதை நினைவில் கொள்ள வேண்டும், இதில் காந்த தூண்டல் டெஸ்லாஸில் அளவிடப்படுகிறது (1 T = 1 kg s⁻²·ஆனால்⁻¹), விசை - நியூட்டன்களில் (1 N = 1 kg m/s²), தற்போதைய வலிமை - ஆம்பியர்களில், கூலம்பில் சார்ஜ் (1 C = 1 A s), நீளம் - மீட்டர்களில், வேகம் - m / s இல்.

இடது கை விதியைப் பயன்படுத்தி லோரென்ட்ஸ் படையின் திசையைத் தீர்மானித்தல்

லோரென்ட்ஸ் விசையானது மேக்ரூப்ஜெக்ட்களின் உலகில் ஆம்பியர் விசையாக வெளிப்படுவதால், அதன் திசையைத் தீர்மானிக்க இடது கை விதியைப் பயன்படுத்தலாம்.

இடது கையின் விதியின் படி லோரென்ட்ஸ் படையின் செயல்பாட்டின் திசையை தீர்மானித்தல்.

உங்கள் இடது கையை நீங்கள் வைக்க வேண்டும், இதனால் திறந்த உள்ளங்கை காந்தப்புலத்தின் கோடுகளுக்கு செங்குத்தாக இருக்கும், தற்போதைய வலிமையின் திசையில் நான்கு விரல்களை நீட்ட வேண்டும், பின்னர் கட்டைவிரல் சுட்டிக்காட்டும் இடத்தில் லோரென்ட்ஸ் விசை செலுத்தப்படும். வளைந்திருக்க வேண்டும்.

ஒரு காந்தப்புலத்தில் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களின் இயக்கம்

எளிமையான வழக்கில், அதாவது, காந்த தூண்டல் மற்றும் துகள் வேகத்தின் திசையன்கள் ஆர்த்தோகனலாக இருக்கும்போது, லோரென்ட்ஸ் விசை, திசைவேக திசையனுக்கு செங்குத்தாக இருப்பதால், அதன் திசையை மட்டுமே மாற்ற முடியும். எனவே வேகத்தின் அளவும் ஆற்றலும் மாறாமல் இருக்கும். இதன் பொருள் லோரென்ட்ஸ் விசை இயக்கவியலில் மையவிலக்கு விசையுடன் ஒப்புமையாக செயல்படுகிறது, மேலும் துகள் ஒரு வட்டத்தில் நகர்கிறது.

மேலும் படிக்க: ஒரு கிலோவாட்டில் எத்தனை வாட்கள் உள்ளன?

நியூட்டனின் II விதியின்படி ( $F = m\cdot a$ ) துகள்களின் சுழற்சியின் ஆரத்தை நாம் தீர்மானிக்க முடியும்:

$N = \frac {m\cdot v}{q\cdot B}$ .

துகள்களின் குறிப்பிட்ட மின்னூட்டத்தில் மாற்றத்துடன் ( $\frac {q}{m}$ ) ஆரம் கூட மாறுகிறது.

இந்த வழக்கில், சுழற்சி காலம் T = $\frac {2\cdot \pi\cdot r}{v}$ = $\frac {2\cdot \pi\cdot m}{q\cdot B}$ . இது வேகத்தைச் சார்ந்தது அல்ல, அதாவது வெவ்வேறு வேகங்களைக் கொண்ட துகள்களின் பரஸ்பர நிலை மாறாமல் இருக்கும்.

ஒரு சீரான காந்தப்புலத்தில் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களின் இயக்கம்.

மிகவும் சிக்கலான வழக்கில், துகள் வேகத்திற்கும் காந்தப்புல வலிமைக்கும் இடையிலான கோணம் தன்னிச்சையாக இருக்கும்போது, அது ஒரு ஹெலிகல் பாதையில் நகரும் - மொழிபெயர்ப்பில் புலத்திற்கு இணையாக இயக்கப்பட்ட திசைவேகக் கூறு காரணமாகவும், அதன் செல்வாக்கின் கீழ் வட்டம் வழியாகவும் செங்குத்து கூறு.

பொறியியலில் Lorentz படையின் பயன்பாடு

கினெஸ்கோப்

சமீப காலம் வரை இருந்த கினெஸ்கோப், ஒவ்வொரு டிவி செட்டிலும் எல்சிடி (பிளாட்) திரையால் மாற்றப்பட்டதும், லோரென்ட்ஸ் படை இல்லாமல் வேலை செய்ய முடியாது. எலக்ட்ரான்களின் குறுகிய ஸ்ட்ரீமில் இருந்து திரையில் ஒரு தொலைக்காட்சி ராஸ்டரை உருவாக்க, திசைதிருப்பும் சுருள்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, இதில் நேரியல் மாறும் காந்தப்புலம் உருவாக்கப்படுகிறது. கிடைமட்ட சுருள்கள் எலக்ட்ரான் கற்றையை இடமிருந்து வலமாக நகர்த்தி மீண்டும் திருப்பி அனுப்புகின்றன, செங்குத்து இயக்கத்திற்கு பணியாளர் சுருள்கள் பொறுப்பாகும், கற்றை மேலிருந்து கீழாக கிடைமட்டமாக நகரும். அதே கொள்கை பயன்படுத்தப்படுகிறது அலைக்காட்டிகள் - மாற்று மின்னழுத்தத்தைப் படிக்கப் பயன்படும் சாதனங்கள்.

மாஸ் ஸ்பெக்ட்ரோகிராஃப்

மாஸ் ஸ்பெக்ட்ரோகிராஃப் என்பது ஒரு சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களின் சுழற்சியின் ஆரம் அதன் குறிப்பிட்ட கட்டணத்தில் சார்ந்து இருக்கும் ஒரு சாதனம் ஆகும். அதன் செயல்பாட்டின் கொள்கை பின்வருமாறு:

செயற்கையாக உருவாக்கப்பட்ட மின்சார புலத்தின் உதவியுடன் வேகத்தை எடுக்கும் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களின் ஆதாரம், காற்று மூலக்கூறுகளின் செல்வாக்கை விலக்குவதற்காக ஒரு வெற்றிட அறையில் வைக்கப்படுகிறது. துகள்கள் மூலத்திலிருந்து வெளியேறி, ஒரு வட்டத்தின் வளைவைக் கடந்து, புகைப்படத் தகடுகளைத் தாக்கி, அதில் தடயங்களை விட்டுச் செல்கின்றன. குறிப்பிட்ட கட்டணத்தைப் பொறுத்து, பாதையின் ஆரம் மாறுகிறது, எனவே, தாக்கத்தின் புள்ளி. இந்த ஆரம் அளவிட எளிதானது, அதை அறிந்தால், நீங்கள் துகள்களின் வெகுஜனத்தை கணக்கிடலாம். மாஸ் ஸ்பெக்ட்ரோகிராஃப் உதவியுடன், எடுத்துக்காட்டாக, சந்திர மண்ணின் கலவை ஆய்வு செய்யப்பட்டது.

மேலும் படிக்க: மின்சாரம் தொடர்பான தொழில்கள் என்ன

சைக்ளோட்ரான்

காலத்தின் சுதந்திரம், எனவே ஒரு காந்தப்புலத்தின் முன்னிலையில் அதன் வேகத்திலிருந்து சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள் சுழற்சியின் அதிர்வெண், சைக்ளோட்ரான் எனப்படும் சாதனத்தில் பயன்படுத்தப்படுகிறது மற்றும் துகள்களை அதிக வேகத்திற்கு துரிதப்படுத்த வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது. ஒரு சைக்ளோட்ரான் என்பது இரண்டு வெற்று உலோக அரை உருளைகள் - ஒரு டீ (வடிவத்தில், அவை ஒவ்வொன்றும் லத்தீன் எழுத்து D ஐ ஒத்திருக்கும்) ஒரு குறுகிய தூரத்தில் ஒருவருக்கொருவர் நேராக பக்கங்களுடன் வைக்கப்படுகிறது.

சைக்ளோட்ரான் - லோரென்ட்ஸ் படையின் பயன்பாடு.

டீகள் ஒரு நிலையான சீரான காந்தப்புலத்தில் வைக்கப்படுகின்றன, மேலும் அவற்றுக்கிடையே ஒரு மாற்று மின்சார புலம் உருவாக்கப்படுகிறது, இதன் அதிர்வெண் துகள்களின் சுழற்சியின் அதிர்வெண்ணுக்கு சமமாக இருக்கும், இது காந்தப்புல வலிமை மற்றும் குறிப்பிட்ட கட்டணத்தால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது. மின்சார புலத்தின் செல்வாக்கின் கீழ் சுழற்சியின் போது (ஒரு டீயிலிருந்து மற்றொன்றுக்கு மாறும்போது) இரண்டு முறை பெறுவது, துகள் ஒவ்வொரு முறையும் முடுக்கி, பாதையின் ஆரம் அதிகரித்து, ஒரு குறிப்பிட்ட தருணத்தில், விரும்பிய வேகத்தைப் பெற்றது, துளை வழியாக சாதனத்திலிருந்து வெளியே பறக்கிறது. இந்த வழியில், ஒரு புரோட்டானை 20 MeV ஆற்றலுக்கு துரிதப்படுத்தலாம் (மெகா எலக்ட்ரான் வோல்ட்).

மேக்னட்ரான்

மேக்னட்ரான் எனப்படும் சாதனம், ஒவ்வொன்றிலும் நிறுவப்பட்டுள்ளது நுண்ணலை அடுப்பு, லோரென்ட்ஸ் படையைப் பயன்படுத்தும் சாதனங்களின் மற்றொரு பிரதிநிதி. ஒரு சக்திவாய்ந்த நுண்ணலை புலத்தை உருவாக்க மேக்னட்ரான் பயன்படுத்தப்படுகிறது, இது உணவு வைக்கப்படும் அடுப்பின் உள் அளவை வெப்பப்படுத்துகிறது. அதன் கலவையில் சேர்க்கப்பட்டுள்ள காந்தங்கள் சாதனத்தின் உள்ளே எலக்ட்ரான்களின் இயக்கத்தின் பாதையை சரிசெய்கிறது.

பூமியின் காந்தப்புலம்

இயற்கையில், லோரென்ட்ஸ் படை மனிதகுலத்திற்கு மிக முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது. அதன் இருப்பு பூமியின் காந்தப்புலத்தை விண்வெளியின் கொடிய அயனியாக்கும் கதிர்வீச்சிலிருந்து மக்களைப் பாதுகாக்க அனுமதிக்கிறது. புலம் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களை கிரகத்தின் மேற்பரப்பில் குண்டுவீச அனுமதிக்காது, அவை திசையை மாற்றும்படி கட்டாயப்படுத்துகின்றன.

இதே போன்ற கட்டுரைகள்: