أسلوب لورينتز: مسألة ، أصوات ، صيغ ، أمثلة على المشاكل
جار التحميل...
تم تضمين معادلة قوة لورنتز في مناقشة دروس الفيزياء. بعبارات بسيطة ، تحسب هذه الصيغة قيمة القوة الناشئة عن التيار الكهربائي في منطقة المقطع العرضي. هل شعرت بصدمة كهربائية عندما لمست شيئًا ما؟
يمكن أن يكون هناك تيار كهربائي يتضمن أيضًا قوة لورنتز فيه. لذلك يمكنك العثور على أنواع مختلفة من تطبيق هذا النمط على الكائنات من حولك والتي يتم استخدامها كل يوم. هل تشعر بالفضول حيال هذا الأسلوب؟ لدينا المناقشة.
قائمة المحتويات
مخترع أسلوب لورينتز
تم اكتشاف قوة لورنتز لأول مرة من قبل الفيزيائي الهولندي المسمى هندريك أنطون لورنتز. لهذا الاكتشاف حصل على جائزة نوبل للعلوم ، وخاصة في الفيزياء في عام 1902.
درس لورنتز العلوم في جامعة ليدن بهولندا. نظرًا لاكتشافه المتعلق بالقوة التي تسببها الشحنات الكهربائية ، يحصل العديد من الأشخاص أخيرًا على أنواع مختلفة من الراحة في حياتهم اليومية.
اقرأ: حقل مغناطيسي
فهم قوة لورنتز
قوة لورنتز هي قوة تنشأ بسبب حركة الشحنات الكهربائية التي تسببها تيارات كهربائية مختلفة في نفس المجال المغناطيسي. بشكل أكثر تحديدًا ، ستنتج الجسيمات الكهربائية في مجال متجانس قوة.
اقرأ: كهرباء ساكنة
اتجاه قوة لورنتز
القوة التي تنشأ بسبب حركة الجسيمات الكهربائية في مستوى متجانس لها نفس النمط والاتجاه ، وهو عمودي. سيظل اتجاه قوة لورنتز هو نفسه دائمًا عند النظر إليه من اتجاه التيار الكهربائي القوي (I).
ضع في اعتبارك أن الشحنة الموجبة تتحرك في اتجاه التيار الكهربائي. من ناحية أخرى ، ستتحرك الشحنة السالبة في الاتجاه المعاكس للتيار الكهربائي. لا تحصل على الاتجاه الخاطئ بناءً على نوع الحمولة ، حسنًا؟
حكم اليد اليمنى
لطالما كانت صيغة قوة لورنتز مرادفة لقاعدة اليد اليمنى. ترتبط هذه القاعدة ارتباطًا وثيقًا بتحديد اتجاه القوة التي من المحتمل أن تنشأ. لاستخدامها ، يمكنك وضع يدك مثل شكل البندقية التالي:
بعيدًا عن العبارة التي تفيد بأن قوة لورنتز تؤثر على حركة الجسيم الذي ينحرف في نفس الاتجاه ، فإن قاعدة اليد اليمنى مستخدمة على نطاق واسع منذ فترة طويلة. يمكن تحديد اتجاه شحنة القوة التي تشير إليها قوة لورنتز من خلال هذه القاعدة.
أولاً ، سيتم تمثيل اتجاه قوة لورنتز بالإبهام الذي يشير إلى اتجاه القوة (F) ، ثم يتبعه يشير إصبع السبابة إلى اتجاه المجال المغناطيسي (B) ، بينما يشير الإصبع الأوسط إلى اتجاه المجال المغناطيسي الكهرباء (أنا).
اقرأ: كهرباء ديناميكية
صيغة قوة لورنتز
بعد التعرف على الفهم والتوجيه لقاعدة اليد اليمنى ، حان الوقت للتعرف على صيغة لورنتز. هذه الصيغة قصيرة جدًا ولها أوصاف مختلفة. إليك صيغة يمكنك استخدامها.
F = q (ت. ب)
وصف الصيغة:
F = القوة (N)
ب = المجال المغناطيسي (تسلا)
س = الشحنة الكهربائية (ج)
V = اتجاه سرعة الشحن (م / ث)
هناك أيضًا معادلة أخرى يمكن استخدامها لمعرفة مقدار التيار الكهربائي الناتج عن قوة لورنتز. يمكن أيضًا استخدام هذه الصيغة لإيجاد قيمة القوة التي تم توليدها بواسطة الكهرباء (I) على مقطع عرضي مغناطيسي (B). الصيغة هي:
F = IL.B
F = القوة (N)
أنا = التيار الكهربائي (أ)
ب = المجال المغناطيسي (تسلا)
L = طول المقطع العرضي المكهرب (م)
أمثلة على استخدام أسلوب لورينتز في الحياة اليومية
يتم استخدام أسلوب لورنتز عن غير قصد على نطاق واسع في الحياة اليومية. يتم تضمين هذا النمط في الغالب في المحرك. من خلال هذا النمط ، ليس من غير المألوف أن يعمل المحرك ويعمل بشكل صحيح. مثال على استخدام صيغة قوة لورنتز هو:
- غسالة
- الخلاط
- مكبر الصوت
- الحفر الكهربائية
- الجلفانوميتر
- محرك كهربائي
هناك العديد من الأمثلة الأخرى لاستخدام أسلوب Lorentz التي يمكن العثور عليها في العناصر اليومية. حتى بفضل هذا الأسلوب يمكنك الاستمتاع بالعديد من الاختراعات التي تجعل الأنشطة اليومية أسهل. هل يمكنك العثور على أمثلة لتطبيق قوة لورنتز على أدوات أخرى؟
اقرأ: قانون كولوم
مثال قوة لورنتز
بالانتقال إلى أمثلة مشاكل أسلوب لورينتز ، يمكن إجراء نماذج من الأسئلة باستخدام هذه المادة مع مجموعة متنوعة من المشكلات الأساسية. لذلك ، يجب أن تعتاد على حل أنواع مختلفة من المشاكل باستخدام صيغة قوة لورنتز الأساسية. هذا مثال على السؤال.
مثال السؤال 1
يبلغ طول السلك المقطعي 2 متر وبتيار كهربائي 40 أمبير. إذا تم وضع المقطع العرضي للسلك في مجال مغناطيسي قيمته 0.02 T بزاوية 30 درجة ، فما قيمة القوة المغناطيسية المؤثرة على السلك؟
أخ:
L = 2 م
أنا = 40 أ
ب = 0.02 ت
θ = 40
Dit: F؟
إجابه:
الإعلانات
F = B.I.L.sin30
F = 0.02.40.2.sin30
إ = 19.2 شمال
إذن ، مقدار قوة لورنتز على المقطع العرضي للسلك هو 19.2 نيوتن.
مثال السؤال 2
يكتشف Andi سلكًا مستقيمًا بتيار كهربائي قدره 8 A ، بينما السلك في مجال مغناطيسي قيمته 2 T. وجد أن الاتجاه متعامد مع التيار. إذا كانت قوة لورنتز المؤثرة على السلك 8 N ، فما طول السلك الذي وجده Andi؟
أخ:
أنا = 8 أ
ب = 2 ت
إ = 8 نيوتن
= 90 (لأن المجال المغناطيسي عمودي على التيار)
Dit: L؟
إجابه:
F = B.I.L.sin90
L = F / (B.I.sin90)
L = 8 / (2.8.1)
L = م
إذن ، طول السلك بقوة لورنتز 8 نيوتن التي وجدها Andi هو متر.
مثال السؤال 3
تم العثور على جسيمات الإلكترون تتحرك بسرعة 12000 م / ث. يدخل الجسيم في مجال مغناطيسي مساحته 4000 تسلا. إذا كان المجال المغناطيسي وسرعة تيار الجسيم يشكلان زاوية 30 درجة ، فما قيمة قوة لورنتز التي يختبرها جسيم الإلكترون؟
أخ:
ف = -1.6 × 10-19 ج (شحنة الكترونية)
ت = 12000 م / ث
ب = 4000 ت
= 30 درجة
Dit: F؟
إجابه:
F = q.v. ب- الخطيئة 30
القوة = 1.6 × 10-19.12000.4000.1/2
القوة = 3.84 × 10-13 ن
إذن ، قيمة قوة لورنتز التي واجهها جسيم الإلكترون هي 3.84 × 10-13 نيوتن.
مثال السؤال 4
تم العثور على جسيمات الإلكترون تتحرك بسرعة 10000 م / ث. يدخل الجسيم في مجال مغناطيسي مساحته 5000 T. إذا كان المجال المغناطيسي وسرعة تيار الجسيم يشكلان زاوية 30 درجة ، فما قيمة قوة لورنتز التي يختبرها جسيم الإلكترون؟
أخ:
ف = -1.6 × 10-19 ج (شحنة الكترونية)
الخامس = 10000 م / ث
ب = 5000 ت
= 30 درجة
Dit: F؟
إجابه:
F = q.v. ب- الخطيئة 30
القوة = 1.6 × 10-19.10000.5000.1/2
القوة = 3.6 × 10-13 ن
إذن ، قيمة قوة لورنتز التي واجهها جسيم الإلكترون هي 3.6 × 10-13 نيوتن.
مثال السؤال 5
وجد Andi سلكًا مستقيمًا بتيار كهربائي قدره 2 A ، بينما السلك في مجال مغناطيسي قيمته 2 T. وجد أن الاتجاه متعامد مع التيار. إذا كانت قوة لورنتز المؤثرة على السلك تساوي 4 نيوتن ، فما طول السلك الذي وجده Andi؟
أخ:
أنا = 2 أ
ب = 2 ت
F = 4 نيوتن
= 90 (لأن المجال المغناطيسي عمودي على التيار)
Dit: L؟
إجابه:
F = B.I.L.sin90
L = F / (B.I.sin90)
لتر = 4 / (2.2.1)
L = 1.0 م
إذن ، طول السلك بقوة لورنتز 4 نيوتن التي وجدها آندي هو 1.0 متر
في الواقع ، تُستخدم صيغة قوة لورنتز على نطاق واسع لتتمكن من تشغيل أنواع مختلفة من الأجهزة الإلكترونية. على الرغم من أن الصيغة قصيرة ، يمكنك العثور على العديد من حالات المشاكل عن طريق خلط الحسابات المثلثية.
X اغلاق
الإعلانات
الإعلانات
X اغلاق