ഒരു ബാഹ്യ വൈദ്യുതകാന്തിക മണ്ഡലത്തിൽ ചലിക്കുന്ന ഒരു വൈദ്യുത ചാർജിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന ഒരു ശക്തിയുടെ ആവിർഭാവം
ആനിമേഷൻ
വിവരണം
ഒരു ബാഹ്യ വൈദ്യുതകാന്തിക മണ്ഡലത്തിൽ ചലിക്കുന്ന ചാർജുള്ള കണത്തിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന ശക്തിയാണ് ലോറൻ്റ്സ് ഫോഴ്സ്.
എച്ച്.എ.യുടെ പരീക്ഷണാത്മക വസ്തുതകൾ സാമാന്യവൽക്കരിച്ചുകൊണ്ടാണ് ലോറൻ്റ്സ് ഫോഴ്സിൻ്റെ (എഫ്) ഫോർമുല ആദ്യമായി ലഭിച്ചത്. ലോറൻ്റ്സ് 1892-ൽ "മാക്സ്വെല്ലിൻ്റെ വൈദ്യുതകാന്തിക സിദ്ധാന്തവും ചലിക്കുന്ന ശരീരങ്ങളിലേക്കുള്ള അതിൻ്റെ പ്രയോഗവും" എന്ന കൃതിയിൽ അവതരിപ്പിച്ചു. ഇത് ഇതുപോലെ കാണപ്പെടുന്നു:
F = qE + q, (1)
ഇവിടെ q എന്നത് ചാർജ്ജ് ചെയ്ത ഒരു കണമാണ്;
ഇ - ഇലക്ട്രിക് ഫീൽഡ് ശക്തി;
B എന്നത് കാന്തിക ഇൻഡക്ഷൻ വെക്‌ടറാണ്, ചാർജിൻ്റെ വലുപ്പത്തിലും അതിൻ്റെ ചലന വേഗതയിലും നിന്ന് സ്വതന്ത്രമാണ്;
എഫ്, ബി എന്നിവയുടെ മൂല്യങ്ങൾ കണക്കാക്കുന്ന കോർഡിനേറ്റ് സിസ്റ്റവുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ ചാർജ്ജ് ചെയ്ത കണത്തിൻ്റെ വേഗത വെക്‌ടറാണ് V.
സമവാക്യത്തിൻ്റെ വലതുവശത്തുള്ള ആദ്യ പദം (1) ഒരു വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിലെ ചാർജ്ജ് ചെയ്ത കണത്തിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന ബലമാണ് F E =qE, രണ്ടാമത്തെ പദം ഒരു കാന്തികക്ഷേത്രത്തിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന ശക്തിയാണ്:
F m = q. (2)
ഫോർമുല (1) സാർവത്രികമാണ്. സ്ഥിരവും വേരിയബിൾ ഫോഴ്സ് ഫീൽഡുകൾക്കും അതുപോലെ ചാർജ്ജ് ചെയ്ത കണത്തിൻ്റെ വേഗതയുടെ ഏതെങ്കിലും മൂല്യങ്ങൾക്കും ഇത് സാധുതയുള്ളതാണ്. ഇത് ഇലക്ട്രോഡൈനാമിക്സിൻ്റെ ഒരു പ്രധാന ബന്ധമാണ്, കാരണം വൈദ്യുതകാന്തിക മണ്ഡലത്തിൻ്റെ സമവാക്യങ്ങളെ ചാർജ്ജ് ചെയ്ത കണങ്ങളുടെ ചലന സമവാക്യങ്ങളുമായി ബന്ധിപ്പിക്കാൻ ഇത് ഞങ്ങളെ അനുവദിക്കുന്നു.
നോൺ റിലേറ്റിവിസ്റ്റിക് ഏകദേശത്തിൽ, മറ്റേതൊരു ബലത്തെയും പോലെ F ഫോഴ്സ്, നിഷ്ക്രിയ റഫറൻസ് ഫ്രെയിമിൻ്റെ തിരഞ്ഞെടുപ്പിനെ ആശ്രയിക്കുന്നില്ല. അതേ സമയം, വേഗതയിലെ മാറ്റം കാരണം ഒരു റഫറൻസ് സിസ്റ്റത്തിൽ നിന്ന് മറ്റൊന്നിലേക്ക് മാറുമ്പോൾ ലോറൻ്റ്സ് ഫോഴ്സ് എഫ് എം ൻ്റെ കാന്തിക ഘടകം മാറുന്നു, അതിനാൽ ഇലക്ട്രിക്കൽ ഘടകം എഫ് ഇയും മാറും. ഇക്കാര്യത്തിൽ, എഫ് ശക്തിയെ കാന്തികമായും വൈദ്യുതമായും വിഭജിക്കുന്നത് റഫറൻസ് സിസ്റ്റത്തിൻ്റെ സൂചനയോടെ മാത്രമേ അർത്ഥമാക്കൂ.
സ്കെയിലർ രൂപത്തിൽ, എക്സ്പ്രഷൻ (2) ഇതുപോലെ കാണപ്പെടുന്നു:
Fm = qVBsina, (3)
ഇവിടെ a എന്നത് പ്രവേഗവും കാന്തിക ഇൻഡക്ഷൻ വെക്റ്ററുകളും തമ്മിലുള്ള കോണാണ്.
അങ്ങനെ, കണത്തിൻ്റെ ചലന ദിശ കാന്തികക്ഷേത്രത്തിന് (a =p /2) ലംബമാണെങ്കിൽ ലോറൻ്റ്സ് ബലത്തിൻ്റെ കാന്തിക ഭാഗം പരമാവധി ആയിരിക്കും, കൂടാതെ കണികം B ഫീൽഡിൻ്റെ ദിശയിൽ നീങ്ങുകയാണെങ്കിൽ പൂജ്യത്തിന് തുല്യമാണ് (a =0).
കാന്തിക ശക്തി F m വെക്റ്റർ ഉൽപ്പന്നത്തിന് ആനുപാതികമാണ്, അതായത്. ഇത് ചാർജ്ജ് ചെയ്ത കണത്തിൻ്റെ വേഗത വെക്റ്ററിന് ലംബമാണ്, അതിനാൽ ചാർജിൽ പ്രവർത്തിക്കില്ല. ഇതിനർത്ഥം ഒരു സ്ഥിര കാന്തികക്ഷേത്രത്തിൽ, കാന്തികശക്തിയുടെ സ്വാധീനത്തിൽ, ചലിക്കുന്ന ചാർജ്ജ് കണത്തിൻ്റെ പാത മാത്രമേ വളയുകയുള്ളൂ, എന്നാൽ കണിക എങ്ങനെ നീങ്ങിയാലും അതിൻ്റെ ഊർജ്ജം എല്ലായ്പ്പോഴും അതേപടി നിലനിൽക്കും.
പോസിറ്റീവ് ചാർജിനുള്ള കാന്തിക ശക്തിയുടെ ദിശ വെക്റ്റർ ഉൽപ്പന്നം അനുസരിച്ച് നിർണ്ണയിക്കപ്പെടുന്നു (ചിത്രം 1).
കാന്തിക മണ്ഡലത്തിൽ പോസിറ്റീവ് ചാർജിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന ശക്തിയുടെ ദിശ
അരി. 1
ഒരു നെഗറ്റീവ് ചാർജിനായി (ഇലക്ട്രോൺ), കാന്തിക ശക്തി വിപരീത ദിശയിലേക്ക് നയിക്കപ്പെടുന്നു (ചിത്രം 2).
കാന്തിക മണ്ഡലത്തിലെ ഇലക്ട്രോണിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന ലോറൻ്റ്സ് ബലത്തിൻ്റെ ദിശ
അരി. 2
കാന്തികക്ഷേത്രം ബി ഡ്രോയിംഗിലേക്ക് ലംബമായി റീഡറിലേക്ക് നയിക്കുന്നു. വൈദ്യുത മണ്ഡലം ഇല്ല.
കാന്തികക്ഷേത്രം ഏകീകൃതവും വേഗതയ്ക്ക് ലംബമായി നയിക്കപ്പെടുന്നതുമാണെങ്കിൽ, പിണ്ഡം m ൻ്റെ ചാർജ് ഒരു വൃത്തത്തിൽ നീങ്ങുന്നു. R സർക്കിളിൻ്റെ ആരം നിർണ്ണയിക്കുന്നത് ഫോർമുലയാണ്:
കണത്തിൻ്റെ പ്രത്യേക ചാർജ് എവിടെയാണ്.
ഒരു കണത്തിൻ്റെ വിപ്ലവത്തിൻ്റെ കാലഘട്ടം (ഒരു വിപ്ലവത്തിൻ്റെ സമയം) വേഗതയെ ആശ്രയിക്കുന്നില്ല, കണത്തിൻ്റെ വേഗത ശൂന്യതയിലെ പ്രകാശത്തിൻ്റെ വേഗതയേക്കാൾ വളരെ കുറവാണെങ്കിൽ. അല്ലെങ്കിൽ, ആപേക്ഷിക പിണ്ഡത്തിൻ്റെ വർദ്ധനവ് കാരണം കണത്തിൻ്റെ പരിക്രമണ കാലഘട്ടം വർദ്ധിക്കുന്നു.
ആപേക്ഷികമല്ലാത്ത ഒരു കണത്തിൻ്റെ കാര്യത്തിൽ:
കണത്തിൻ്റെ പ്രത്യേക ചാർജ് എവിടെയാണ്.
ഒരു ഏകീകൃത കാന്തിക മണ്ഡലത്തിലെ ഒരു ശൂന്യതയിൽ, പ്രവേഗ വെക്റ്റർ കാന്തിക ഇൻഡക്ഷൻ വെക്റ്ററിന് (a№p /2) ലംബമല്ലെങ്കിൽ, ലോറൻ്റ്സ് ശക്തിയുടെ (അതിൻ്റെ കാന്തിക ഭാഗം) സ്വാധീനത്തിൽ ചാർജുള്ള ഒരു കണിക ഒരു ഹെലിക് ലൈനിലൂടെ നീങ്ങുന്നു. സ്ഥിരമായ വേഗത വി. ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, അതിൻ്റെ ചലനം കാന്തിക മണ്ഡലം B യുടെ ദിശയിൽ വേഗതയുള്ള ഒരു ഏകീകൃത റെക്റ്റിലീനിയർ ചലനവും വേഗതയുള്ള B ഫീൽഡിന് ലംബമായി തലത്തിൽ ഒരു ഏകീകൃത ഭ്രമണ ചലനവും ഉൾക്കൊള്ളുന്നു (ചിത്രം 2).
B ലേക്ക് ലംബമായി ഒരു തലത്തിലേക്ക് ഒരു കണത്തിൻ്റെ പാതയുടെ പ്രൊജക്ഷൻ ആരത്തിൻ്റെ ഒരു വൃത്തമാണ്:
കണത്തിൻ്റെ വിപ്ലവ കാലഘട്ടം:
കാന്തിക മണ്ഡലം B (ഹെലിക്കൽ പാതയുടെ ഘട്ടം) സഹിതം T സമയത്തിൽ കണിക സഞ്ചരിക്കുന്ന ദൂരം സൂത്രവാക്യം വഴി നിർണ്ണയിക്കപ്പെടുന്നു:
h = Vcos a T. (6)
ഹെലിക്സിൻ്റെ അച്ചുതണ്ട് ഫീൽഡ് B യുടെ ദിശയുമായി യോജിക്കുന്നു, സർക്കിളിൻ്റെ മധ്യഭാഗം ഫീൽഡ് ലൈനിലൂടെ നീങ്ങുന്നു (ചിത്രം 3).
ഒരു കോണിൽ പറക്കുന്ന ചാർജുള്ള കണത്തിൻ്റെ ചലനം a№p /2 കാന്തികക്ഷേത്രത്തിൽ ബി
അരി. 3
വൈദ്യുത മണ്ഡലം ഇല്ല.
എങ്കിൽ വൈദ്യുത മണ്ഡലംഇ നമ്പർ 0, ചലനം കൂടുതൽ സങ്കീർണ്ണമാണ്.
പ്രത്യേക സാഹചര്യത്തിൽ, വെക്‌ടറുകൾ E, B എന്നിവ സമാന്തരമാണെങ്കിൽ, ചലന സമയത്ത്, കാന്തികക്ഷേത്രത്തിന് സമാന്തരമായ V 11 എന്ന പ്രവേഗ ഘടകം മാറുന്നു, അതിൻ്റെ ഫലമായി ഹെലിക്കൽ പാതയുടെ (6) പിച്ച് മാറുന്നു.
E, B എന്നിവ സമാന്തരമല്ലെങ്കിൽ, കണത്തിൻ്റെ ഭ്രമണ കേന്ദ്രം B ഫീൽഡിന് ലംബമായി ഡ്രിഫ്റ്റ് എന്നറിയപ്പെടുന്നു. ഡ്രിഫ്റ്റ് ദിശ നിർണ്ണയിക്കുന്നത് വെക്റ്റർ ഉൽപ്പന്നമാണ്, ചാർജിൻ്റെ അടയാളത്തെ ആശ്രയിക്കുന്നില്ല.
ചലിക്കുന്ന ചാർജ്ജ് കണങ്ങളിൽ കാന്തികക്ഷേത്രത്തിൻ്റെ സ്വാധീനം കണ്ടക്ടറുടെ ക്രോസ് സെക്ഷനിൽ വൈദ്യുതധാരയുടെ പുനർവിതരണത്തിലേക്ക് നയിക്കുന്നു, ഇത് തെർമോമാഗ്നറ്റിക്, ഗാൽവനോമാഗ്നറ്റിക് പ്രതിഭാസങ്ങളിൽ പ്രകടമാണ്.
ഡച്ച് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞനായ എച്ച്.എ. ലോറൻസ് (1853-1928).
സമയ സവിശേഷതകൾ
പ്രാരംഭ സമയം (ലോഗ് ടു -15 മുതൽ -15 വരെ);
ആജീവനാന്തം (ലോഗ് ടിസി 15 മുതൽ 15 വരെ);
ഡീഗ്രഡേഷൻ സമയം (ലോഗ് ടിഡി -15 മുതൽ -15 വരെ);
ഒപ്റ്റിമൽ വികസനത്തിൻ്റെ സമയം (ലോഗ് tk -12 മുതൽ 3 വരെ).
ഡയഗ്രം:
ഫലത്തിൻ്റെ സാങ്കേതിക നിർവ്വഹണങ്ങൾ
ലോറൻസ് സേനയുടെ സാങ്കേതിക നിർവ്വഹണം
ചലിക്കുന്ന ചാർജിൽ ലോറൻ്റ്സ് ശക്തിയുടെ പ്രഭാവം നേരിട്ട് നിരീക്ഷിക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു പരീക്ഷണത്തിൻ്റെ സാങ്കേതിക നിർവ്വഹണം സാധാരണയായി വളരെ സങ്കീർണ്ണമാണ്, കാരണം അനുബന്ധ ചാർജ്ജ് കണങ്ങൾക്ക് ഒരു സ്വഭാവ തന്മാത്രാ വലുപ്പമുണ്ട്. അതിനാൽ, ഒരു കാന്തികക്ഷേത്രത്തിൽ അവയുടെ സഞ്ചാരപഥം നിരീക്ഷിക്കുന്നതിന്, പാതയെ വളച്ചൊടിക്കുന്ന കൂട്ടിയിടികൾ ഒഴിവാക്കാൻ പ്രവർത്തന വോളിയം ഒഴിപ്പിക്കേണ്ടതുണ്ട്. അതിനാൽ, ഒരു ചട്ടം പോലെ, അത്തരം പ്രകടന ഇൻസ്റ്റാളേഷനുകൾ പ്രത്യേകമായി സൃഷ്ടിച്ചിട്ടില്ല. ഇത് തെളിയിക്കാനുള്ള ഏറ്റവും എളുപ്പ മാർഗം ഒരു സ്റ്റാൻഡേർഡ് നിയർ സെക്ടർ മാഗ്നറ്റിക് മാസ് അനലൈസർ ഉപയോഗിക്കുക എന്നതാണ്, ഇഫക്റ്റ് 409005 കാണുക, ഇതിൻ്റെ പ്രവർത്തനം പൂർണ്ണമായും ലോറൻ്റ്സ് ഫോഴ്സിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ്.
ഒരു പ്രഭാവം പ്രയോഗിക്കുന്നു
മെഷർമെൻ്റ് ടെക്നോളജിയിൽ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ഹാൾ സെൻസറാണ് സാങ്കേതികവിദ്യയിലെ ഒരു സാധാരണ ഉപയോഗം.
ലോഹത്തിൻ്റെയോ അർദ്ധചാലകത്തിൻ്റെയോ ഒരു പ്ലേറ്റ് ഒരു കാന്തികക്ഷേത്രത്തിൽ സ്ഥാപിച്ചിരിക്കുന്നു ബി. കാന്തികക്ഷേത്രത്തിന് ലംബമായ ഒരു ദിശയിൽ സാന്ദ്രത j യുടെ ഒരു വൈദ്യുത പ്രവാഹം അതിലൂടെ കടന്നുപോകുമ്പോൾ, ഫലകത്തിൽ ഒരു തിരശ്ചീന വൈദ്യുത മണ്ഡലം ഉണ്ടാകുന്നു, അതിൻ്റെ തീവ്രത j, B എന്നീ വെക്‌ടറുകൾക്ക് ലംബമാണ്. അളക്കൽ ഡാറ്റ അനുസരിച്ച്, ബി കണ്ടെത്തി.
ചലിക്കുന്ന ചാർജിൽ ലോറൻസ് ഫോഴ്സിൻ്റെ പ്രവർത്തനത്തിലൂടെ ഈ പ്രഭാവം വിശദീകരിക്കുന്നു.
ഗാൽവനോമാഗ്നെറ്റിക് മാഗ്നെറ്റോമീറ്ററുകൾ. മാസ് സ്പെക്ട്രോമീറ്ററുകൾ. ചാർജ്ജ് ചെയ്ത കണികാ ആക്സിലറേറ്ററുകൾ. മാഗ്നെറ്റോഹൈഡ്രോഡൈനാമിക് ജനറേറ്ററുകൾ.
സാഹിത്യം
1. സിവുഖിൻ ഡി.വി. ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിൻ്റെ പൊതു കോഴ്സ് - എം.: നൗക, 1977. - ടി.3. വൈദ്യുതി.
2. ഫിസിക്കൽ എൻസൈക്ലോപീഡിക് നിഘണ്ടു - എം., 1983.
3. ഡെറ്റ്ലാഫ് എ.എ., യാവോർസ്കി ബി.എം. ഫിസിക്സ് കോഴ്സ് - എം.: ഹയർ സ്കൂൾ, 1989.
കീവേഡുകൾ
- വൈദ്യുത ചാർജ്
- കാന്തിക ഇൻഡക്ഷൻ
- കാന്തികക്ഷേത്രം
- ഇലക്ട്രിക് ഫീൽഡ് ശക്തി
- ലോറൻ്റ്സ് ഫോഴ്സ്
- കണികാ വേഗത
- സർക്കിൾ ആരം
- രക്തചംക്രമണ കാലയളവ്
- ഹെലിക്കൽ പാത്ത് പിച്ച്
- ഇലക്ട്രോൺ
- പ്രോട്ടോൺ
- പോസിട്രോൺ
പ്രകൃതി ശാസ്ത്രത്തിൻ്റെ വിഭാഗങ്ങൾ:
ഒരു വൈദ്യുത ചാർജിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന ബലംക്യു, വേഗതയിൽ ഒരു കാന്തികക്ഷേത്രത്തിൽ നീങ്ങുന്നുവി, ലോറൻ്റ്സ് ഫോഴ്സ് എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്നു, ഇത് ഫോർമുലയാൽ പ്രകടിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു
(114.1)
ഇവിടെ B എന്നത് ചാർജ് ചലിക്കുന്ന കാന്തികക്ഷേത്രത്തിൻ്റെ ഇൻഡക്ഷൻ ആണ്.
ലോറൻ്റ്സ് ശക്തിയുടെ ദിശ നിർണ്ണയിക്കുന്നത് ഇടത് കൈ നിയമം ഉപയോഗിച്ചാണ്: ഇടത് കൈപ്പത്തി വെക്റ്റർ ബി അതിലേക്ക് പ്രവേശിക്കുന്ന തരത്തിൽ സ്ഥാപിക്കുകയും നാല് നീട്ടിയ വിരലുകൾ വെക്റ്ററിനൊപ്പം നയിക്കുകയും ചെയ്യുന്നുവെങ്കിൽ വി(ഇതിനായിക്യു > 0 ദിശകൾഐഒപ്പംവിപൊരുത്തം, വേണ്ടിക്യു < 0 - എതിർവശത്ത്), തുടർന്ന് വളഞ്ഞ തള്ളവിരൽ ശക്തിയുടെ ദിശ കാണിക്കുംപോസിറ്റീവ് ചാർജ്. ചിത്രത്തിൽ. 169 വെക്റ്ററുകളുടെ പരസ്പര ഓറിയൻ്റേഷൻ കാണിക്കുന്നുവി, ബി (ഫീൽഡ് നമ്മിലേക്ക് നയിക്കുന്നു, ചിത്രത്തിൽ ഡോട്ടുകളാൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു) കൂടാതെഎഫ്പോസിറ്റീവ് ചാർജിനായി. നെഗറ്റീവ് ചാർജിൽ, ബലം വിപരീത ദിശയിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നു. ലോറൻ്റ്സ് ഫോഴ്സിൻ്റെ മോഡുലസ് (കാണുക (114.1)) തുല്യമാണ്
എവിടെ - തമ്മിലുള്ള കോൺവിഒപ്പം വി.
ലോറൻ്റ്സ് ഫോഴ്സിൻ്റെ (114.1) പദപ്രയോഗം കാന്തികക്ഷേത്രത്തിലെ ചാർജ്ജ് കണങ്ങളുടെ ചലനത്തിൻ്റെ നിരവധി പാറ്റേണുകൾ കണ്ടെത്താൻ ഞങ്ങളെ അനുവദിക്കുന്നു. ലോറൻ്റ്സ് ശക്തിയുടെ ദിശയും അത് മൂലമുണ്ടാകുന്ന കാന്തികക്ഷേത്രത്തിലെ ചാർജുള്ള കണത്തിൻ്റെ വ്യതിചലനത്തിൻ്റെ ദിശയും ചാർജിൻ്റെ അടയാളത്തെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. ക്യു കണികകൾ. കാന്തിക മണ്ഡലങ്ങളിൽ ചലിക്കുന്ന കണങ്ങളുടെ ചാർജിൻ്റെ അടയാളം നിർണ്ണയിക്കുന്നതിനുള്ള അടിസ്ഥാനം ഇതാണ്.
ചാർജുള്ള ഒരു കണിക ഒരു കാന്തികക്ഷേത്രത്തിൽ വേഗതയിൽ നീങ്ങുകയാണെങ്കിൽവി, വെക്റ്റർ B ലേക്ക് ലംബമായി, തുടർന്ന് ലോറൻ്റ്സ് ഫോഴ്സ്എഫ് = ക്യു[ vB] കാന്തിമാനത്തിൽ സ്ഥിരവും കണികാ പഥത്തിന് സാധാരണവുമാണ്. ന്യൂട്ടൻ്റെ രണ്ടാമത്തെ നിയമം അനുസരിച്ച്, ഈ ശക്തി കേന്ദ്രാഭിമുഖ ത്വരണം സൃഷ്ടിക്കുന്നു. കണിക ഒരു വൃത്തത്തിൽ, ആരത്തിൽ നീങ്ങും ആർ വ്യവസ്ഥയിൽ നിന്ന് നിർണ്ണയിക്കുന്നത്QvB = എംവി 2 / ആർ, എവിടെ
(115.1)
കണിക ഭ്രമണ കാലയളവ്, അതായത് സമയം ടി, ആ സമയത്ത് അത് ഒരു പൂർണ്ണ വിപ്ലവം ഉണ്ടാക്കുന്നു,
ഇവിടെ എക്സ്പ്രഷൻ (115.1) പകരം വയ്ക്കുന്നത്, നമുക്ക് ലഭിക്കും
(115.2)
അതായത്, ഒരു ഏകീകൃത കാന്തിക മണ്ഡലത്തിലെ ഒരു കണികയുടെ ഭ്രമണ കാലയളവ് നിർണ്ണയിക്കുന്നത് നിർദ്ദിഷ്ട ചാർജിൻ്റെ പരസ്പരബന്ധം മാത്രമാണ് ( ക്യു/ എം) കണങ്ങളും, ഫീൽഡിൻ്റെ കാന്തിക പ്രേരണയും, എന്നാൽ അതിൻ്റെ വേഗതയെ ആശ്രയിക്കുന്നില്ല (atവി≪ സി). ചാർജുള്ള കണങ്ങളുടെ ചാക്രിക ആക്സിലറേറ്ററുകളുടെ പ്രവർത്തനം ഇതിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ് (§ 116 കാണുക).
വേഗതയാണെങ്കിൽവിചാർജുള്ള കണിക ഒരു കോണിൽ നയിക്കപ്പെടുന്നു വെക്റ്റർ ബിയിലേക്ക് (ചിത്രം 170), തുടർന്ന് അതിൻ്റെ ചലനത്തെ ഒരു സൂപ്പർപോസിഷനായി പ്രതിനിധീകരിക്കാം: 1) വേഗതയിൽ ഫീൽഡിനൊപ്പം ഏകീകൃത റെക്റ്റിലീനിയർ ചലനം വി 1 = vcos ; 2) വേഗതയോടുകൂടിയ ഏകീകൃത ചലനംവി = vsin ഫീൽഡിന് ലംബമായി ഒരു തലത്തിൽ ഒരു സർക്കിളിനൊപ്പം. സർക്കിളിൻ്റെ ആരം നിർണ്ണയിക്കുന്നത് ഫോർമുല (115.1) ആണ് (ഈ സാഹചര്യത്തിൽ അത് മാറ്റിസ്ഥാപിക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ് വി ഓൺവി = vsin ). രണ്ട് ചലനങ്ങളും കൂട്ടിച്ചേർക്കുന്നതിൻ്റെ ഫലമായി, ഒരു സർപ്പിള ചലനം സംഭവിക്കുന്നു, അതിൻ്റെ അച്ചുതണ്ട് കാന്തിക മണ്ഡലത്തിന് സമാന്തരമാണ് (ചിത്രം 170).
അരി. 170
ഹെലിക്സ് പിച്ച്
അവസാന പദപ്രയോഗത്തിലേക്ക് (115.2) പകരം വയ്ക്കുന്നത്, നമുക്ക് ലഭിക്കും
സർപ്പിള വളച്ചൊടിക്കുന്ന ദിശ കണത്തിൻ്റെ ചാർജിൻ്റെ അടയാളത്തെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു.
ചാർജ്ജ് ചെയ്ത ഒരു കണത്തിൻ്റെ വേഗത m വെക്റ്റർ B യുടെ ദിശയിൽ ഒരു കോണിനെ ഉണ്ടാക്കുന്നുവെങ്കിൽവൈവിധ്യമാർന്ന കാന്തിക മണ്ഡലം, ഇതിൻ്റെ ഇൻഡക്ഷൻ കണിക ചലനത്തിൻ്റെ ദിശയിൽ വർദ്ധിക്കുന്നു, തുടർന്ന് r, A എന്നിവ വർദ്ധിക്കുന്ന B . കാന്തിക മണ്ഡലത്തിൽ ചാർജ്ജ് ചെയ്ത കണങ്ങളുടെ ഫോക്കസിംഗിൻ്റെ അടിസ്ഥാനം ഇതാണ്.
നിർവ്വചനം
ലോറൻ്റ്സ് ഫോഴ്സ്- കാന്തികക്ഷേത്രത്തിൽ ചലിക്കുന്ന ഒരു പോയിൻ്റ് ചാർജ്ജ് കണത്തിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന ശക്തി.
ഇത് ചാർജിൻ്റെ ഉൽപ്പന്നം, കണികാ പ്രവേഗത്തിൻ്റെ മോഡുലസ്, കാന്തിക മണ്ഡലം ഇൻഡക്ഷൻ വെക്റ്ററിൻ്റെ മോഡുലസ്, കാന്തിക മണ്ഡലം വെക്റ്ററും കണികാ പ്രവേഗവും തമ്മിലുള്ള കോണിൻ്റെ സൈൻ എന്നിവയ്ക്ക് തുല്യമാണ്.
ഇവിടെ ലോറൻ്റ്സ് ഫോഴ്സ് ആണ്, കണികാ ചാർജ് ആണ്, കാന്തിക മണ്ഡലം ഇൻഡക്ഷൻ വെക്റ്ററിൻ്റെ മാഗ്നിറ്റ്യൂഡ് ആണ്, കണികാ പ്രവേഗം ആണ്, കാന്തിക മണ്ഡലം ഇൻഡക്ഷൻ വെക്റ്ററും ചലനത്തിൻ്റെ ദിശയും തമ്മിലുള്ള കോണാണ്.
ശക്തിയുടെ യൂണിറ്റ് - എൻ (ന്യൂട്ടൺ).
ലോറൻസ് ഫോഴ്സ് ഒരു വെക്റ്റർ അളവാണ്. ഇൻഡക്ഷൻ വെക്റ്ററുകളും കണികാ പ്രവേഗത്തിൻ്റെ ദിശയും ലംബമായിരിക്കുമ്പോൾ ലോറൻ്റ്സ് ശക്തി അതിൻ്റെ ഏറ്റവും വലിയ മൂല്യം കൈക്കൊള്ളുന്നു ().
ലോറൻ്റ്സ് ശക്തിയുടെ ദിശ നിർണ്ണയിക്കുന്നത് ഇടത് കൈ നിയമമാണ്:
കാന്തിക ഇൻഡക്ഷൻ വെക്റ്റർ ഇടത് കൈപ്പത്തിയിൽ പ്രവേശിക്കുകയും നിലവിലെ ചലന വെക്റ്ററിൻ്റെ ദിശയിലേക്ക് നാല് വിരലുകൾ നീട്ടുകയും ചെയ്താൽ, വശത്തേക്ക് വളഞ്ഞ തള്ളവിരൽ ലോറൻ്റ്സ് ശക്തിയുടെ ദിശ കാണിക്കുന്നു.
ഒരു ഏകീകൃത കാന്തികക്ഷേത്രത്തിൽ, കണിക ഒരു വൃത്താകൃതിയിൽ നീങ്ങും, ലോറൻ്റ്സ് ബലം ഒരു അപകേന്ദ്രബലമായിരിക്കും. ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, ഒരു ജോലിയും ചെയ്യില്ല.
"ലോറൻ്റ്സ് ഫോഴ്സ്" എന്ന വിഷയത്തിലെ പ്രശ്നങ്ങൾ പരിഹരിക്കുന്നതിനുള്ള ഉദാഹരണങ്ങൾ
ഉദാഹരണം 1
ഉദാഹരണം 2
| വ്യായാമം ചെയ്യുക | ലോറൻ്റ്സ് ബലത്തിൻ്റെ സ്വാധീനത്തിൽ, q ചാർജുള്ള m പിണ്ഡത്തിൻ്റെ ഒരു കണിക ഒരു വൃത്തത്തിൽ നീങ്ങുന്നു. കാന്തിക മണ്ഡലം ഏകീകൃതമാണ്, അതിൻ്റെ ശക്തി B ന് തുല്യമാണ്. കണികയുടെ അപകേന്ദ്ര ത്വരണം കണ്ടെത്തുക.
|
| പരിഹാരം | നമുക്ക് ലോറൻ്റ്സ് ഫോഴ്സ് ഫോർമുല ഓർക്കാം: കൂടാതെ, ന്യൂട്ടൻ്റെ രണ്ടാം നിയമം അനുസരിച്ച്: ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, ലോറൻ്റ്സ് ഫോഴ്സ് സർക്കിളിൻ്റെ മധ്യഭാഗത്തേക്ക് നയിക്കപ്പെടുകയും അത് സൃഷ്ടിച്ച ത്വരണം അവിടെ നയിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, അതായത്, ഇത് സെൻട്രിപെറ്റൽ ആക്സിലറേഷൻ ആണ്. അർത്ഥം: |
ആമ്പിയർ ഫോഴ്സ്, കൂലോംബ് ഇൻ്ററാക്ഷൻ, വൈദ്യുതകാന്തിക മണ്ഡലങ്ങൾ എന്നിവയ്‌ക്കൊപ്പം, ലോറൻ്റ്സ് ഫോഴ്സ് എന്ന ആശയം ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിൽ പലപ്പോഴും കണ്ടുമുട്ടുന്നു. ഈ പ്രതിഭാസം ഇലക്ട്രിക്കൽ എഞ്ചിനീയറിംഗിലെയും ഇലക്ട്രോണിക്സിലെയും അടിസ്ഥാനപരമായ ഒന്നാണ്. കാന്തിക മണ്ഡലത്തിൽ ചലിക്കുന്ന ചാർജുകളെ ഇത് ബാധിക്കുന്നു. ഈ ലേഖനത്തിൽ ലോറൻസ് ഫോഴ്സ് എന്താണെന്നും അത് എവിടെയാണ് പ്രയോഗിക്കുന്നതെന്നും ഞങ്ങൾ ഹ്രസ്വമായും വ്യക്തമായും പരിശോധിക്കും.
നിർവ്വചനം
ഇലക്ട്രോണുകൾ ഒരു കണ്ടക്ടറിലൂടെ നീങ്ങുമ്പോൾ, അതിന് ചുറ്റും ഒരു കാന്തികക്ഷേത്രം പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്നു. അതേ സമയം, നിങ്ങൾ ഒരു തിരശ്ചീന കാന്തികക്ഷേത്രത്തിൽ ഒരു കണ്ടക്ടർ സ്ഥാപിക്കുകയും അതിനെ ചലിപ്പിക്കുകയും ചെയ്താൽ, ഒരു വൈദ്യുതകാന്തിക ഇൻഡക്ഷൻ emf ഉയർന്നുവരും. കാന്തിക മണ്ഡലത്തിൽ സ്ഥിതി ചെയ്യുന്ന ഒരു കണ്ടക്ടറിലൂടെ ഒരു വൈദ്യുതധാര ഒഴുകുകയാണെങ്കിൽ, ആമ്പിയർ ശക്തി അതിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നു.
അതിൻ്റെ മൂല്യം ഒഴുകുന്ന വൈദ്യുതധാര, കണ്ടക്ടറുടെ ദൈർഘ്യം, കാന്തിക ഇൻഡക്ഷൻ വെക്റ്ററിൻ്റെ വ്യാപ്തി, കാന്തികക്ഷേത്രരേഖകൾക്കും കണ്ടക്ടറിനുമിടയിലുള്ള കോണിൻ്റെ സൈൻ എന്നിവയെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. ഇത് ഫോർമുല ഉപയോഗിച്ച് കണക്കാക്കുന്നു:
പരിഗണനയിലുള്ള ബലം മുകളിൽ ചർച്ച ചെയ്തതിന് ഭാഗികമായി സമാനമാണ്, പക്ഷേ ഒരു കണ്ടക്ടറിലല്ല, മറിച്ച് കാന്തികക്ഷേത്രത്തിലെ ചലിക്കുന്ന ചാർജ്ജ് കണത്തിലാണ് പ്രവർത്തിക്കുന്നത്. ഫോർമുല ഇതുപോലെ കാണപ്പെടുന്നു:
പ്രധാനം!ലോറൻ്റ്സ് ഫോഴ്സ് (Fl) ഒരു കാന്തികക്ഷേത്രത്തിൽ ചലിക്കുന്ന ഒരു ഇലക്ട്രോണിലും ഒരു കണ്ടക്ടറിലും പ്രവർത്തിക്കുന്നു - ആമ്പിയർ.
രണ്ട് സൂത്രവാക്യങ്ങളിൽ നിന്ന്, ഒന്നും രണ്ടും സന്ദർഭങ്ങളിൽ, ആംഗിൾ ആൽഫയുടെ സൈൻ 90 ഡിഗ്രിയിലേക്ക് അടുക്കുമ്പോൾ, യഥാക്രമം Fa അല്ലെങ്കിൽ Fl വഴി കണ്ടക്ടറിലോ ചാർജിലോ കൂടുതൽ സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്നു.
അതിനാൽ, ലോറൻ്റ്സ് ഫോഴ്സ് പ്രവേഗത്തിലെ മാറ്റമല്ല, മറിച്ച് ചാർജ്ജ് ചെയ്ത ഇലക്ട്രോണിലോ പോസിറ്റീവ് അയോണിലോ കാന്തികക്ഷേത്രത്തിൻ്റെ ഫലമാണ്. അവരെ തുറന്നുകാട്ടുമ്പോൾ, Fl ഒരു ജോലിയും ചെയ്യില്ല. അതനുസരിച്ച്, ചാർജ്ജ് ചെയ്ത കണത്തിൻ്റെ വേഗതയുടെ ദിശയാണ് മാറുന്നത്, അല്ലാതെ അതിൻ്റെ വ്യാപ്തിയല്ല.
ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിലെ മറ്റ് ശക്തികളുടെ കാര്യത്തിലെന്നപോലെ, ലോറൻ്റ്സ് ശക്തിയുടെ അളവെടുപ്പ് യൂണിറ്റിനെ സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം, ന്യൂട്ടൺ പോലുള്ള ഒരു അളവ് ഉപയോഗിക്കുന്നു. അതിൻ്റെ ഘടകങ്ങൾ:
ലോറൻസ് ഫോഴ്സ് എങ്ങനെയാണ് സംവിധാനം ചെയ്യുന്നത്?
ലോറൻ്റ്സ് ശക്തിയുടെ ദിശ നിർണ്ണയിക്കാൻ, ആമ്പിയർ ഫോഴ്സ് പോലെ, ഇടത് കൈ നിയമം പ്രവർത്തിക്കുന്നു. ഇതിനർത്ഥം, Fl മൂല്യം എവിടേക്കാണ് നയിക്കുന്നതെന്ന് മനസിലാക്കാൻ, നിങ്ങളുടെ ഇടതു കൈപ്പത്തി തുറക്കേണ്ടതുണ്ട്, അങ്ങനെ കാന്തിക ഇൻഡക്ഷൻ ലൈനുകൾ നിങ്ങളുടെ കൈയിലേക്ക് പ്രവേശിക്കുന്നു, കൂടാതെ നീട്ടിയ നാല് വിരലുകൾ വേഗത വെക്റ്ററിൻ്റെ ദിശയെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. അപ്പോൾ കൈപ്പത്തിയിലേക്ക് വലത് കോണിൽ വളഞ്ഞ തള്ളവിരൽ ലോറൻ്റ്സ് ശക്തിയുടെ ദിശയെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. ദിശ നിർണ്ണയിക്കുന്നത് എങ്ങനെയെന്ന് ചുവടെയുള്ള ചിത്രത്തിൽ നിങ്ങൾക്ക് കാണാൻ കഴിയും.
ശ്രദ്ധ!ലോറൻ്റ്സ് പ്രവർത്തനത്തിൻ്റെ ദിശ കണികയുടെ ചലനത്തിനും കാന്തിക പ്രേരണയുടെ വരികൾക്കും ലംബമാണ്.
ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, കൂടുതൽ കൃത്യമായി പറഞ്ഞാൽ, പോസിറ്റീവും നെഗറ്റീവും ചാർജുള്ള കണങ്ങൾക്ക്, വിരിയാത്ത നാല് വിരലുകളുടെ ദിശ പ്രധാനമാണ്. മുകളിൽ വിവരിച്ച ഇടത് കൈ നിയമം ഒരു പോസിറ്റീവ് കണികയ്ക്ക് വേണ്ടി രൂപപ്പെടുത്തിയതാണ്. ഇത് നെഗറ്റീവ് ചാർജ്ജ് ആണെങ്കിൽ, കാന്തിക പ്രേരണയുടെ വരികൾ തുറന്ന ഈന്തപ്പനയുടെ നേരെയല്ല, മറിച്ച് അതിൻ്റെ പുറകിലേക്കാണ് നയിക്കേണ്ടത്, കൂടാതെ വെക്റ്റർ Fl ൻ്റെ ദിശ വിപരീതമായിരിക്കും.
ഇപ്പോൾ നമ്മൾ പറയും ലളിതമായ വാക്കുകളിൽ, ഈ പ്രതിഭാസം നമുക്ക് എന്ത് നൽകുന്നു, ചാർജുകളിൽ ഇത് എന്ത് യഥാർത്ഥ സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്നു. കാന്തിക ഇൻഡക്ഷൻ ലൈനുകളുടെ ദിശയിലേക്ക് ലംബമായി ഒരു തലത്തിൽ ഇലക്ട്രോൺ നീങ്ങുന്നുവെന്ന് നമുക്ക് അനുമാനിക്കാം. Fl വേഗതയെ ബാധിക്കില്ലെന്ന് ഞങ്ങൾ ഇതിനകം സൂചിപ്പിച്ചു, പക്ഷേ കണിക ചലനത്തിൻ്റെ ദിശ മാറ്റുന്നു. അപ്പോൾ ലോറൻ്റ്സ് ശക്തിക്ക് ഒരു കേന്ദ്രീകൃത പ്രഭാവം ഉണ്ടാകും. ഇത് ചുവടെയുള്ള ചിത്രത്തിൽ പ്രതിഫലിക്കുന്നു.
അപേക്ഷ
ലോറൻ്റ്സ് ബലം ഉപയോഗിക്കുന്ന എല്ലാ മേഖലകളിലും ഏറ്റവും വലുത് ഭൂമിയുടെ കാന്തികക്ഷേത്രത്തിലെ കണങ്ങളുടെ ചലനമാണ്. നമ്മുടെ ഗ്രഹത്തെ ഒരു വലിയ കാന്തമായി കണക്കാക്കുകയാണെങ്കിൽ, വടക്കൻ ഭാഗത്തിന് സമീപം സ്ഥിതിചെയ്യുന്ന കണങ്ങൾ കാന്തികധ്രുവങ്ങൾ, ഒരു സർപ്പിളമായി ത്വരിതപ്പെടുത്തിയ ചലനം ഉണ്ടാക്കുക. തൽഫലമായി, അവയിൽ നിന്നുള്ള ആറ്റങ്ങളുമായി കൂട്ടിയിടിക്കുന്നു മുകളിലെ പാളികൾഅന്തരീക്ഷം, ഞങ്ങൾ വടക്കൻ വിളക്കുകൾ കാണുന്നു.
എന്നിരുന്നാലും, ഈ പ്രതിഭാസം ബാധകമാകുന്ന മറ്റ് കേസുകളുണ്ട്. ഉദാഹരണത്തിന്:
- കാഥോഡ് റേ ട്യൂബുകൾ. അവയുടെ വൈദ്യുതകാന്തിക വ്യതിചലന സംവിധാനങ്ങളിൽ. ലളിതമായ ഓസിലോസ്കോപ്പ് മുതൽ ടെലിവിഷനുകൾ വരെയുള്ള വിവിധ ഉപകരണങ്ങളിൽ തുടർച്ചയായി 50 വർഷത്തിലേറെയായി CRT-കൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. വ്യത്യസ്ത രൂപങ്ങൾവലിപ്പങ്ങളും. വർണ്ണ പുനർനിർമ്മാണത്തിലും ഗ്രാഫിക്സുമായി പ്രവർത്തിക്കുമ്പോഴും ചിലർ ഇപ്പോഴും CRT മോണിറ്ററുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു എന്നത് കൗതുകകരമാണ്.
- ഇലക്ട്രിക്കൽ മെഷീനുകൾ - ജനറേറ്ററുകളും മോട്ടോറുകളും. ആമ്പിയർ ഫോഴ്സ് ഇവിടെ പ്രവർത്തിക്കാനുള്ള സാധ്യത കൂടുതലാണെങ്കിലും. എന്നാൽ ഈ അളവുകൾ അടുത്തതായി കണക്കാക്കാം. എന്നിരുന്നാലും, ഇവ പ്രവർത്തന സമയത്ത് സങ്കീർണ്ണമായ ഉപകരണങ്ങളാണ്, ഇവയുടെ പല ശാരീരിക പ്രതിഭാസങ്ങളുടെയും സ്വാധീനം നിരീക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു.
- ചാർജുള്ള കണങ്ങളുടെ ഭ്രമണപഥങ്ങളും ദിശകളും സജ്ജീകരിക്കുന്നതിന് ആക്സിലറേറ്ററുകളിൽ.
ഉപസംഹാരം
ഈ ലേഖനത്തിലെ നാല് പ്രധാന പോയിൻ്റുകൾ നമുക്ക് ലളിതമായ ഭാഷയിൽ സംഗ്രഹിക്കാം:
- കാന്തിക മണ്ഡലത്തിൽ ചലിക്കുന്ന ചാർജുള്ള കണങ്ങളിൽ ലോറൻ്റ്സ് ശക്തി പ്രവർത്തിക്കുന്നു. ഇത് അടിസ്ഥാന സൂത്രവാക്യത്തിൽ നിന്ന് പിന്തുടരുന്നു.
- ഇത് ചാർജ്ജ് ചെയ്ത കണത്തിൻ്റെയും കാന്തിക പ്രേരണയുടെയും വേഗതയ്ക്ക് നേരിട്ട് ആനുപാതികമാണ്.
- കണങ്ങളുടെ വേഗതയെ ബാധിക്കില്ല.
- കണത്തിൻ്റെ ദിശയെ ബാധിക്കുന്നു.
"ഇലക്ട്രിക്കൽ" മേഖലകളിൽ അതിൻ്റെ പങ്ക് വളരെ വലുതാണ്. അടിസ്ഥാന ഭൗതിക നിയമങ്ങളെക്കുറിച്ചുള്ള അടിസ്ഥാന സൈദ്ധാന്തിക വിവരങ്ങൾ ഒരു സ്പെഷ്യലിസ്റ്റ് നഷ്ടപ്പെടുത്തരുത്. ഈ അറിവ് ഉപയോഗപ്രദമാകും, അതുപോലെ തന്നെ ശാസ്ത്രീയ ജോലി, രൂപകൽപ്പന, പൊതുവായ വികസനം എന്നിവയിൽ ഏർപ്പെട്ടിരിക്കുന്നവർക്കും.
ലോറൻ്റ്സ് ഫോഴ്സ് എന്താണെന്നും അത് എന്ത് തുല്യമാണെന്നും ചാർജുള്ള കണങ്ങളിൽ അത് എങ്ങനെ പ്രവർത്തിക്കുന്നുവെന്നും ഇപ്പോൾ നിങ്ങൾക്കറിയാം. നിങ്ങൾക്ക് എന്തെങ്കിലും ചോദ്യങ്ങളുണ്ടെങ്കിൽ, ലേഖനത്തിന് താഴെയുള്ള അഭിപ്രായങ്ങളിൽ അവരോട് ചോദിക്കുക!
മെറ്റീരിയലുകൾ