A | B | C | D | E | F | G | H | CH | I | J | K | L | M | N | O | P | Q | R | S | T | U | V | W | X | Y | Z | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9
A Lorentz-erő az elektromágneses térben egy elektromos töltésre ható erő. Ennek két komponense közül az elektromos arányos és egyirányú az elektromos térerősséggel, a mágneses arányos és merőleges a mágneses indukcióra és a töltés sebességére.[1] A Lorentz-erő Hendrik Lorentz (1853 – 1928) holland fizikus nevét viseli.
A mágneses erő az az erő, amely a mágnesesség miatt gyorsulásra késztethet a hatása alatt lévő tömeget.
Egy erőt konzervatív erőnek nevezünk, ha kifejezhető egy potenciál gradienseként (egy konzervatív erő állandó irányú, és nagyságú erőt jelent). Ilyenek például a gravitációs erő, az elektrosztatikus erő stb. A nemkonzervatív erők például a súrlódási erők stb. A mágneses erő nem konzervatív. A nemkonzervatív erőket disszipatív erőknek is nevezik. A disszipatív erő energiaveszteséget okoz.
Mozgó elektromos töltés (elektromos áram) vagy az elektromos mező változása létrehozhat mágneses mezőt (mágneses tér, mágneses erőtér). A mágneses mezőt jellemző fizikai mennyiség a mágneses fluxussűrűség, mértékegysége a tesla (Vs / m2).
A mágneses erőtér által kifejtett munkát általában nem a megszokott SI-beli erő mértékegységgel (newton) jellemzik, hanem közvetett módon a mágneses térerősséggel, mert azt sokkal könnyebb mérni.
A mágneses erőtér mértékének kifejezésére az SI-mértékegységrendszerben a tesla, a CGS rendszerben a gauss mértékegységeket használják . A gaussban (rövidítve: G) megadott mágneses térerősség egységét az 1 cm² területen áthaladó mágneses erővonalak száma jelenti. Viszonyításképpen néhány adat a mágneses erő mértékére: a Föld mágneses mezője kb. 0,5 G erősségű, az átlagos hűtőmágnesek 35-200 G, az iparban használatos eszközök 300-5000 G erősségűek. Az MRI vizsgálat során 200 000 G erősségű mágneses teret alkalmaznak.
A lokális mágneses erőt többnyire magnetométerrel mérik, amely valójában a mágneses térerősséget méri. Távolabbi mágneses hatásokat rádióteleszkópokkal lehet kimutatni.
A Lorentz-erő:
Ha E=0, azaz ha az elektromos mező azonosan zérus, akkor a Lorentz-erő a mágneses erő:
ahol
F az erő (N)
E az elektromos térerősség (V/m)
B a mágneses indukció (T)
q a részecske elektromos töltése (C)
v a részecske pillanatnyi sebessége (m/s)
és az × a vektoriális szorzás jele.
Az erő nagysága
A Lorentz-erő nagysága[2]
ahol q az elektromos töltés, E az elektromos térerősség, B a mágneses indukció és v az elektromos töltés sebessége. A Lorentz-erő mágneses komponense nem végez munkát, a mágneses tér egy mozgó töltött részecske kinetikus energiáját nem változtatja meg.
Áramjárta vezetőre ható erő
A Lorentz-erő a mágneses tér által kifejtett erő egy áramjárta vezetőre. Ha egy elektromos vezetékbe áramot vezetünk, magában a vezetékben elektromos töltés halad végig. Emellett azonban jelen vannak szabadon mozgó (nem a vezetékben lévő) töltött részecskék, amikre szintén erő hat, ha azok mágneses térbe kerülnek.
A Lorentz-erő függ:
- Mágneses indukcióvektor nagyságától (B)
- Áramerősségtől (I)
- Vezető hosszától (L)
- Értéke maximális, ha a mágneses indukcióvonalak merőlegesek a vezetőre.
- Értéke zérus, ha a mágneses indukcióvonalak párhuzamosak a vezetővel.
Mágneses Lorentz-erő
Ha a mágneses térben egy adott P ponton t idő alatt N számú, egyenként Q töltésű részecske halad keresztül azonos irányban és azonos sebességgel, akkor az általuk képviselt áramerősség: I=NQ/t. A v sebességű Q töltés tegyen meg l=vt utat a B indukciójú térben. Ekkor az N számú részecskére ható erő:
Ily módon az egyetlen részecskére ható erő:
Ezt az erőt mágneses Lorentz-erőnek nevezzük. A fenti összefüggés a megfigyelt kísérleti eredményekkel teljes megegyezésben van.
Az F erő nagysága:
ahol θ a v és B közötti szöget jelenti.
A mágneses erő eltűnik (zérus), ha v=0, valamint, ha v egybe esik (párhuzamos vagy ellentétes) a B vektor irányával. A sebességre és a mágneses indukcióra merőleges eltérítő erő maximális, ha v merőleges B-re: .
Jegyzetek
- ↑ Fizikai kislexikon Lorentz-erő, 430. o.
- ↑ Fizikai kislexikon Lorentz-erő, 430. o.
Források
- ↑ Fizikai kislexikon: szerk.: Dr. Szilágyi Miklós: Fizikai Kislexikon. Műszaki Könyvkiadó. 963 10 1695 1 (1977)
- Hevesi Imre: Elektromosságtan
- Dr.Fodor György-Dr. Vágó István: Villamoságtan, 12.füzet: Statikus és stacionárius tér, Tankönyv Kiadó, Budapest, 1975
- Simonyi Károly: Villamosságtan. Akadémiai Kiadó, Budapest, 1962
További információk
- Magyarított interaktív Java szimuláció a Lorentz-erőről Szerző: Wolfgang Bauer
A lap szövege Creative Commons Nevezd meg! – Így add tovább! 3.0 licenc alatt van; egyes esetekben más módon is felhasználható. Részletekért lásd a felhasználási feltételeket.
Analóg multiméterek túlterhelés elleni védelme
Egyenáram
Egyenáram mérése
Egyenirányítós lengőtekercses műszer
Elektromágnes (fizika)
Elektromos feszültség
Elektromos térerősség
Fáziseltolódás
Fázismutató
Fajlagos ellenállás
Feszültséggenerátor
Feszültségváltó
Forgó mágneses tér
Háromfázisú hálózat
Hőelektromosság
Hatásos ellenállás
A lap szövege Creative Commons Nevezd meg! – Így add tovább! 3.0 licenc alatt van; egyes esetekben más módon is felhasználható. Részletekért lásd a felhasználási feltételeket.