Lorentzova síla je síla působící na elektrický náboj pohybující se v elektromagnetickém poli, pojmenována po Hendriku Antoonovi Lorentzovi.
Běžně je jako Lorentzova síla označován pouze příspěvek magnetické síly, tzn.
(Naopak příspěvek elektrického pole vyplývá z Coulombova zákona.)
síla elektrický náboj rychlost náboje intenzita elektrického pole magnetická indukce vektorový součin
Elektrická a magnetická složka elektromagnetického pole nejsou invariantní, ale při změně vztažné soustavy se navzájem transformují; v důsledku toho může být pole v jedné soustavě čistě elektrické, zatímco v jiné má i magnetickou složku.
Síla působící na pohybující se náboj Magnetickým polem způsobená Lorentzova síla mění směr pohybu nábité částice, aniž by působila změnu velikostí její rychlosti. Působení síly vyjadřuje vztah: , kde je magnetická indukce, elektrický náboj částice a její rychlost. Polarita náboje je zohledněna kladným nebo záporným znaménkem; například elementární náboj jednoho elektronu je .
Při rozepsání vektorového součinu, kde je úhel mezi a dostáváme:
Když se náš zvolený náboj pohybuje kolmo na magnetické pole je . Dostáváme:
Pro určení směru působící síly používáme pravidlo pravé ruky: palec, ukazovák a prostředník dáme tak, aby nám vytvořily osy x, y, z palec dáme ve směru pohybující se částice ukazováček ve směru magnetické indukce prostředníček nám pak ukáže směr působení síly je-li náboj záporný, je opačný i směr působení (platí pouze je-li užit vzorec výše s absolutní hodnotou)
Lorentzova síla působící na vodič s proudem Elektrický proud procházející vodičem sestává z pohybujících se elektrických nábojů. Nachází-li se tedy vodič v magnetickém poli, bude na něj také působit Lorentzova síla.
Jak je vysvětleno výše, působí na pohybující se náboj síla:
Rychlost částice můžeme vyjádřit jako podíl vektorově vzaté dráhy (tedy polohy průvodiče) , kterou náboj urazí za čas :
Po dosazení:
Proud můžeme vyjádřit jako celkový náboj , který projde daným místem za určitý čas :
, když je konstantní dostáváme:
Dosazeno do předchozí rovnice:
Tato síla bývá také označována jako Ampèrova síla.
Je zřejmé, že síla je tedy přímo úměrná délce vodiče, který je v magnetickém poli. Zdvojnásobíme-li délku, zdvojnásobí se i působící síla.
Odpovídající vztah po rozepsání vektorového součinu je:
kde je úhel, který svírá vodič s indukčními čarami magnetického pole.
V případě vodiče, který vede kolmo na magnetické indukční čáry, je a můžeme použít vztah:
Pro snadné zapamatování se používá mnemotechnická pomůcka o „Silném Bilovi“:
Reference
Související články Ampérův silový zákon Biotův–Savartův zákon Magnetické pole Larmorova rotace
Externí odkazy
Java-Applet s Experimentem o Lorentzově síle Další model, kde je možné měnit , a
Kategorie:Elektromagnetismus