LORENTZ STYLE: สสาร เสียง สูตร ปัญหาตัวอย่าง
กำลังโหลด...
สูตรแรงลอเรนซ์รวมอยู่ในบทเรียนฟิสิกส์ ในแง่ง่ายๆ สูตรนี้คำนวณค่าของแรงที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าในพื้นที่หน้าตัด คุณเคยรู้สึกถึงไฟฟ้าช็อตเมื่อคุณสัมผัสวัตถุหรือไม่?
อาจเป็นไปได้ว่ามีกระแสไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องกับแรงลอเรนซ์ด้วย ดังนั้นคุณจึงสามารถค้นหาแอปพลิเคชันประเภทต่างๆ ของสไตล์นี้บนวัตถุรอบตัวคุณที่ใช้ทุกวันได้ อยากรู้สไตล์นี้? เรามีการอภิปราย
รายการเนื้อหา
ผู้คิดค้นสไตล์ลอเรนซ์
แรง Lorentz ถูกค้นพบครั้งแรกโดยนักฟิสิกส์ชาวดัตช์ชื่อ Hendrik Antoon Lorentz สำหรับการค้นพบครั้งนี้ เขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาวิทยาศาสตร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสาขาฟิสิกส์ในปี 1902
ลอเรนซ์ศึกษาวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยไลเดนในประเทศเนเธอร์แลนด์ เนื่องจากการค้นพบของเขาเกี่ยวกับแรงที่เกิดจากประจุไฟฟ้า ในที่สุดผู้คนจำนวนมากก็ได้รับความสะดวกสบายหลากหลายรูปแบบในชีวิตประจำวัน
อ่าน: สนามแม่เหล็ก
ทำความเข้าใจกับลอเรนซ์ฟอร์ซ
แรงลอเรนซ์เป็นแรงที่เกิดขึ้นจากการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าต่างกันในสนามแม่เหล็กเดียวกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งอนุภาคไฟฟ้าในสนามที่เป็นเนื้อเดียวกันจะทำให้เกิดแรง
อ่าน: ไฟฟ้าสถิต
ทิศทางแรงลอเรนซ์
แรงที่เกิดขึ้นจากการเคลื่อนที่ของอนุภาคไฟฟ้าในระนาบที่เป็นเนื้อเดียวกันมีรูปแบบและทิศทางเดียวกันซึ่งตั้งฉากกัน ทิศทางของแรงลอเรนซ์จะเหมือนกันเสมอเมื่อมองจากทิศทางของกระแสไฟฟ้าแรง (I)
พึงระลึกไว้เสมอว่าประจุบวกเคลื่อนที่ไปในทิศทางของกระแสไฟฟ้า ในทางกลับกัน ประจุลบจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้ามกับกระแสไฟฟ้า อย่าได้ทิศทางที่ผิดตามประเภทของโหลด โอเค?
กฎมือขวา
สูตรแรงลอเรนซ์มีความหมายเหมือนกันกับกฎมือขวามาช้านาน กฎนี้เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับการกำหนดทิศทางของแรงที่อาจเกิดขึ้นได้ ในการใช้งาน คุณสามารถวางตำแหน่งมือของคุณเหมือนรูปร่างปืนดังต่อไปนี้:
จากคำกล่าวที่ว่าแรงลอเรนซ์ส่งผลต่อการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่เบี่ยงเบนไปในทิศทางเดียวกัน กฎมือขวาได้ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายมานานแล้ว ทิศทางของแรงประจุที่ระบุโดยแรงลอเรนซ์สามารถกำหนดได้โดยกฎนี้
อย่างแรก ทิศทางของแรงลอเรนซ์จะแสดงด้วยนิ้วหัวแม่มือชี้ทิศทางของแรง (F) แล้วตามด้วย นิ้วชี้ชี้ไปที่ทิศทางของสนามแม่เหล็ก (B) ในขณะที่นิ้วกลางชี้ไปที่ทิศทางของสนามแม่เหล็ก ไฟฟ้า (I).
อ่าน: ไฟฟ้าไดนามิก
สูตรลอเรนซ์ฟอร์ซ
หลังจากทำความคุ้นเคยกับความเข้าใจทิศทางของกฎมือขวาแล้วก็ถึงเวลาทำความรู้จักกับสูตรลอเรนซ์ สูตรนี้ค่อนข้างสั้นพร้อมคำอธิบายที่หลากหลาย นี่คือสูตรที่คุณสามารถใช้ได้
F = q(v. ข)
คำอธิบายสูตร:
F = แรง (N)
B = สนามแม่เหล็ก (เทสลา)
Q = ประจุไฟฟ้า (c)
V = ทิศทางของความเร็วประจุ (m/s)
นอกจากนี้ยังมีอีกสูตรหนึ่งที่สามารถใช้ในการหาปริมาณกระแสไฟฟ้าที่เกิดจากแรงลอเรนซ์ได้ สูตรนี้ยังสามารถใช้ในการหาค่าของแรงที่เกิดจากกระแสไฟฟ้า (I) บนส่วนตัดขวางของแม่เหล็ก (B) สูตรคือ:
F = IL.B
F = แรง (N)
ผม = กระแสไฟฟ้า (ก)
B = สนามแม่เหล็ก (เทสลา)
L = ความยาวหน้าตัดที่ใช้ไฟฟ้า (ม.)
ตัวอย่างการใช้สไตล์ลอเรนซ์ในชีวิตประจำวัน
สไตล์ลอเรนซ์ใช้กันอย่างแพร่หลายในชีวิตประจำวันโดยไม่รู้ตัว สไตล์นี้ส่วนใหญ่จะฝังอยู่ในเครื่องยนต์ ด้วยรูปแบบนี้จึงไม่ใช่เรื่องแปลกที่เครื่องยนต์จะวิ่งและทำงานอย่างถูกต้อง ตัวอย่างของการใช้สูตรแรงลอเรนซ์คือ:
- เครื่องซักผ้า
- เครื่องปั่น
- วิทยากร
- สว่านไฟฟ้า
- กัลวานอมมิเตอร์
- เครื่องยนต์มอเตอร์ไฟฟ้า
มีตัวอย่างอื่นๆ มากมายเกี่ยวกับการใช้สไตล์ Lorentz ที่พบได้ในชีวิตประจำวัน ต้องขอบคุณสไตล์นี้ คุณยังสามารถเพลิดเพลินกับสิ่งประดิษฐ์ต่างๆ ที่ทำให้กิจกรรมประจำวันง่ายขึ้น คุณสามารถหาตัวอย่างการใช้แรง Lorentz กับเครื่องมืออื่นๆ ได้หรือไม่?
อ่าน: กฎของคูลอมบ์
ปัญหาตัวอย่างแรงลอเรนซ์
มาดูตัวอย่างปัญหาสไตล์ลอเรนทซ์ ตัวอย่างคำถามด้วยเนื้อหานี้สามารถสร้างปัญหาหลักได้ค่อนข้างหลากหลาย ดังนั้นคุณต้องคุ้นเคยกับการแก้ปัญหาประเภทต่างๆ โดยใช้สูตรแรงลอเรนซ์พื้นฐาน นี่คือตัวอย่างคำถาม
ตัวอย่างคำถาม 1
ลวดตัดขวางมีความยาว 2 ม. โดยมีกระแสไฟฟ้า 40 A. ถ้าหน้าตัดของเส้นลวดวางอยู่ในสนามแม่เหล็ก 0.02 T ที่มุม 30 องศา ค่าแรงแม่เหล็กบนเส้นลวดมีค่าเท่าใด
พี่ชาย:
L = 2 m
ผม = 40 A
B = 0.02 T
θ = 40
ดิท: ฟ?
ตอบ:
โฆษณา
F = B.I.L.sin30
F = 0.02.40.2.sin30
F = 19.2 N
ดังนั้น แรงลอเรนซ์บนหน้าตัดของเส้นลวดคือ 19.2 นิวตัน
ตัวอย่างคำถาม 2
Andi พบลวดตรงและมีกระแสไฟฟ้า 8 A ในขณะที่ลวดอยู่ในสนามแม่เหล็ก 2 T พบว่าทิศทางตั้งฉากกับกระแสน้ำ ถ้าแรงลอเรนซ์บนเส้นลวดเท่ากับ 8 N จะพบความยาวของเส้นลวด Andi เท่าใด
พี่ชาย:
ฉัน = 8 A
B = 2 T
F = 8 N
= 90 (เพราะสนามแม่เหล็กตั้งฉากกับกระแส)
ดิท: ล?
ตอบ:
F = B.I.L.sin90
L = F/(บี.ไอ.ซิน90)
ล = 8/(2.8.1)
L = m
ดังนั้น ความยาวของเส้นลวดที่มีแรงลอเรนซ์ 8 N ที่ Andi พบคือ เมตร
ตัวอย่างคำถามที่ 3
พบอนุภาคอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 12,000 m/s อนุภาคเข้าสู่พื้นที่สนามแม่เหล็ก 4000 ต. ถ้าสนามแม่เหล็กและความเร็วของกระแสอนุภาคทำมุม 30 องศา ค่าแรงลอเรนซ์ที่อนุภาคอิเล็กตรอนได้รับจะเป็นเท่าใด
พี่ชาย:
q = -1.6×10-19 C (ประจุอิเล็กตรอน)
v = 12,000 ม./วินาที
B = 4000 T
= 30 องศา
ดิท: ฟ?
ตอบ:
F = qv B.sin30
ฉ = 1.6×10-19.12000.4000.1/2
F = 3.84 x 10-13 นู๋
ดังนั้น ค่าแรงลอเรนซ์ที่อนุภาคอิเล็กตรอนได้รับคือ 3.84 x 10-13 นิวตัน.
ตัวอย่างคำถาม 4
พบอนุภาคอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 10,000 ม./วินาที อนุภาคเข้าสู่พื้นที่สนามแม่เหล็ก 5,000 T. ถ้าสนามแม่เหล็กและความเร็วของกระแสอนุภาคทำมุม 30 องศา ค่าแรงลอเรนซ์ที่อนุภาคอิเล็กตรอนได้รับจะเป็นเท่าใด
พี่ชาย:
q = -1.6×10-19 C (ประจุอิเล็กตรอน)
v = 10,000 ม./วินาที
B = 5000 T
= 30 องศา
ดิท: ฟ?
ตอบ:
F = qv B.sin30
ฉ = 1.6×10-19.10000.5000.1/2
F = 3.6 x 10-13 นู๋
ดังนั้น ค่าแรงลอเรนซ์ที่อนุภาคอิเล็กตรอนสัมผัสได้คือ 3.6 x 10-13 นิวตัน.
ตัวอย่างคำถามที่ 5
Andi พบลวดตรงและมีกระแสไฟฟ้า 2 A ในขณะที่ลวดอยู่ในสนามแม่เหล็ก 2 T พบว่าทิศทางตั้งฉากกับกระแสน้ำ ถ้าแรงลอเรนซ์บนเส้นลวดเท่ากับ 4 นิวตัน จะพบความยาวของเส้นลวดที่แอนดี้เป็นเท่าใด
พี่ชาย:
ผม = 2 A
B = 2 T
F = 4 N
= 90 (เพราะสนามแม่เหล็กตั้งฉากกับกระแส)
ดิท: ล?
ตอบ:
F = B.I.L.sin90
L = F/(บี.ไอ.ซิน90)
L = 4/(2.2.1)
L = 1.0 m
ดังนั้น ความยาวของเส้นลวดที่มีแรงลอเรนซ์ 4 N ที่ Andi พบคือ 1.0 เมตร
อันที่จริงแล้ว สูตรแรงลอเรนซ์นั้นใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อให้สามารถเปิดอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ประเภทต่างๆ ได้ แม้ว่าสูตรจะสั้น แต่คุณสามารถหากรณีปัญหาต่างๆ ได้โดยผสมการคำนวณตรีโกณมิติ
X ปิด
โฆษณา
โฆษณา
X ปิด