ლორენცის ფიზიკის კანონი. თ

  • დინამიკის ძირითადი კანონები. ნიუტონის კანონები - პირველი, მეორე, მესამე. გალილეოს ფარდობითობის პრინციპი. უნივერსალური მიზიდულობის კანონი. გრავიტაცია. ელასტიურობის ძალები. Წონა. ხახუნის ძალები - დასვენება, სრიალი, გორვა + ხახუნი სითხეებში და აირებში.
  • კინემატიკა. Ძირითადი ცნებები. ერთგვაროვანი სწორხაზოვანი მოძრაობა. ერთიანი მოძრაობა. ერთიანი წრიული მოძრაობა. საცნობარო სისტემა. ტრაექტორია, გადაადგილება, გზა, მოძრაობის განტოლება, სიჩქარე, აჩქარება, წრფივი და კუთხური სიჩქარის კავშირი.
  • მარტივი მექანიზმები. ბერკეტი (პირველი სახის ბერკეტი და მეორე სახის ბერკეტი). ბლოკი (ფიქსირებული და მოძრავი ბლოკი). დახრილი თვითმფრინავი. ჰიდრავლიკური პრესა. მექანიკის ოქროს წესი
  • კონსერვაციის კანონები მექანიკაში. მექანიკური მუშაობა, ძალა, ენერგია, იმპულსის შენარჩუნების კანონი, ენერგიის შენარჩუნების კანონი, მყარი სხეულების წონასწორობა
  • წრიული მოძრაობა. მოძრაობის განტოლება წრეში. კუთხური სიჩქარე. ნორმალური = ცენტრიდანული აჩქარება. პერიოდი, მიმოქცევის სიხშირე (როტაცია). წრფივი და კუთხური სიჩქარის კავშირი
  • მექანიკური ვიბრაციები. თავისუფალი და იძულებითი ვიბრაციები. ჰარმონიული ვიბრაციები. ელასტიური რხევები. მათემატიკური გულსაკიდი. ენერგიის გარდაქმნები ჰარმონიული ვიბრაციების დროს
  • მექანიკური ტალღები. სიჩქარე და ტალღის სიგრძე. მოგზაურობის ტალღის განტოლება. ტალღური ფენომენი (დიფრაქცია, ჩარევა...)
  • ჰიდრომექანიკა და აერომექანიკა. წნევა, ჰიდროსტატიკური წნევა. პასკალის კანონი. ჰიდროსტატიკის ძირითადი განტოლება. დამაკავშირებელი გემები. არქიმედეს კანონი. ნაოსნობის პირობები ტელ. სითხის ნაკადი. ბერნულის კანონი. ტორიჩელის ფორმულა
  • მოლეკულური ფიზიკა. ისტ-ის ძირითადი დებულებები. ძირითადი ცნებები და ფორმულები. იდეალური გაზის თვისებები. MKT-ის ძირითადი განტოლება. ტემპერატურა. მდგომარეობის განტოლება იდეალური გაზისთვის. მენდელეევ-კლაიპერონის განტოლება. გაზის კანონები - იზოთერმი, იზობარი, იზოქორე
  • ტალღის ოპტიკა. სინათლის კორპუსკულურ-ტალღური თეორია. სინათლის ტალღური თვისებები. სინათლის გაფანტვა. მსუბუქი ჩარევა. ჰიუგენს-ფრენელის პრინციპი. სინათლის დიფრაქცია. მსუბუქი პოლარიზაცია
  • თერმოდინამიკა. შინაგანი ენერგია. Სამუშაო. სითბოს რაოდენობა. თერმული ფენომენები. თერმოდინამიკის პირველი კანონი. თერმოდინამიკის პირველი კანონის გამოყენება სხვადასხვა პროცესებზე. სითბოს ბალანსის განტოლება. თერმოდინამიკის მეორე კანონი. სითბოს ძრავები
  • ელექტროსტატიკა. Ძირითადი ცნებები. Ელექტრული მუხტი. ელექტრული მუხტის შენარჩუნების კანონი. კულონის კანონი. სუპერპოზიციის პრინციპი. მჭიდრო მოქმედების თეორია. ელექტრული ველის პოტენციალი. კონდენსატორი.
  • მუდმივი ელექტრო დენი. ომის კანონი წრედის მონაკვეთისთვის. მუშაობა და DC სიმძლავრე. ჯოულ-ლენცის კანონი. ომის კანონი სრული წრედისთვის. ფარადეის ელექტროლიზის კანონი. ელექტრო სქემები - სერიული და პარალელური კავშირი. კირჩჰოფის წესები.
  • ელექტრომაგნიტური ვიბრაციები. თავისუფალი და იძულებითი ელექტრომაგნიტური რხევები. ოსცილატორული წრე. ალტერნატიული ელექტრო დენი. კონდენსატორი AC წრეში. ინდუქტორი ("სოლენოიდი") ალტერნატიული დენის წრეში.
  • ელექტრომაგნიტური ტალღები. ელექტრომაგნიტური ტალღის კონცეფცია. ელექტრომაგნიტური ტალღების თვისებები. ტალღის ფენომენები
  • ახლა აქ ხარ:მაგნიტური ველი. მაგნიტური ინდუქციის ვექტორი. გიმლეტის წესი. ამპერის კანონი და ამპერის ძალა. ლორენცის ძალა. მარცხენა ხელის წესი. ელექტრომაგნიტური ინდუქცია, მაგნიტური ნაკადი, ლენცის წესი, ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონი, თვითინდუქცია, მაგნიტური ველის ენერგია
  • კვანტური ფიზიკა. პლანკის ჰიპოთეზა. ფოტოელექტრული ეფექტის ფენომენი. აინშტაინის განტოლება. ფოტონები. ბორის კვანტური პოსტულატები.
  • ფარდობითობის თეორიის ელემენტები. ფარდობითობის თეორიის პოსტულატები. ერთდროულობის, მანძილების, დროის ინტერვალების ფარდობითობა. სიჩქარის დამატების რელატივისტური კანონი. მასის დამოკიდებულება სიჩქარეზე. რელატივისტური დინამიკის ძირითადი კანონი...
  • პირდაპირი და არაპირდაპირი გაზომვების შეცდომები. აბსოლუტური, შედარებითი შეცდომა. სისტემური და შემთხვევითი შეცდომები. სტანდარტული გადახრა (შეცდომა). ცხრილი სხვადასხვა ფუნქციის არაპირდაპირი გაზომვების შეცდომების დასადგენად.
  • მაგრამ მიმდინარე და შემდეგ

    იმიტომ რომnS ბრალდების რაოდენობა მოცულობით , მაშინ ერთი ბრალდებით

    ან

    , (2.5.2)

    ლორენცის ძალა ძალა, რომელსაც ახორციელებს მაგნიტური ველი მოძრავ დადებით მუხტზე(აქ არის დადებითი მუხტის მატარებლების მოწესრიგებული მოძრაობის სიჩქარე). ლორენცის ძალის მოდული:

    , (2.5.3)

    სადაც α არის კუთხე შორის და .

    (2.5.4)-დან ჩანს, რომ ხაზის გასწვრივ მოძრავ მუხტზე არ მოქმედებს ძალა ().

    ლორენც ჰენდრიკ ანტონი(1853–1928) - ჰოლანდიელი ფიზიკოსი, კლასიკური ელექტრონების თეორიის შემქმნელი, ნიდერლანდების მეცნიერებათა აკადემიის წევრი. მან გამოიტანა ფორმულა, რომელიც აკავშირებს გამტარიანობას დიელექტრიკის სიმკვრივესთან, მისცა გამოხატულება ელექტრომაგნიტურ ველში მოძრავ მუხტზე მოქმედი ძალისთვის (ლორენცის ძალა), ახსნა ნივთიერების ელექტრული გამტარობის დამოკიდებულება თბოგამტარობაზე და განავითარა სინათლის დისპერსიის თეორია. შეიმუშავა მოძრავი სხეულების ელექტროდინამიკა. 1904 წელს მან გამოიტანა ფორმულები, რომლებიც აკავშირებს ერთი და იმავე მოვლენის კოორდინატებსა და დროს ორ განსხვავებულ ინერციულ სისტემაში (ლორენცის გარდაქმნები).

    ლორენცის ძალა მიმართულია იმ სიბრტყის პერპენდიკულურად, რომელშიც ვექტორები დევს და . მოძრავი დადებითი მუხტისკენ მარცხენა ხელის წესი მოქმედებს ან« გიმლეტის წესი» (სურ. 2.6).

    უარყოფითი მუხტის ძალის მიმართულება საპირისპიროა, შესაბამისად მარჯვენა ხელის წესი ვრცელდება ელექტრონებზე.

    ვინაიდან ლორენცის ძალა მიმართულია მოძრავი მუხტის პერპენდიკულარულად, ე.ი. პერპენდიკულარული ,ამ ძალის მიერ შესრულებული სამუშაო ყოველთვის ნულის ტოლია . ამიტომ, დამუხტულ ნაწილაკზე მოქმედებით, ლორენცის ძალა არ შეუძლია ნაწილაკების კინეტიკური ენერგიის შეცვლას.

    ხშირად ლორენცის ძალა არის ელექტრული და მაგნიტური ძალების ჯამი:

    , (2.5.4)

    აქ ელექტრული ძალა აჩქარებს ნაწილაკს, ცვლის მის ენერგიას.

    ყოველდღიურად ვაკვირდებით ტელევიზორის ეკრანზე მოძრავ მუხტზე მაგნიტური ძალის ზემოქმედებას (ნახ. 2.7).

    ეკრანის სიბრტყის გასწვრივ ელექტრონული სხივის მოძრაობა სტიმულირდება გადახრის ხვეულის მაგნიტური ველით. თუ ეკრანის სიბრტყეზე მუდმივ მაგნიტს მიიტანთ, მაშინ ადვილი შესამჩნევია მისი გავლენა ელექტრონის სხივზე იმ დამახინჯებით, რომლებიც გამოსახულებაში ჩნდება.

    ლორენცის ძალის მოქმედება დამუხტული ნაწილაკების ამაჩქარებლებში დეტალურად არის აღწერილი 4.3 ნაწილში.

    განმარტება 1

    ამპერის ძალა, რომელიც მოქმედებს დირიჟორის ნაწილზე Δ l სიგრძით I გარკვეული დენის სიძლიერით, რომელიც მდებარეობს მაგნიტურ ველში B, F = I B Δ l sin α შეიძლება გამოიხატოს ძალების მეშვეობით, რომლებიც მოქმედებენ კონკრეტულ მუხტის მატარებლებზე.

    მატარებლის მუხტი აღვნიშნოთ როგორც q და n იყოს გამტარში თავისუფალი მუხტის მატარებლების კონცენტრაციის მნიშვნელობა. ამ შემთხვევაში, ნამრავლი n · q · υ · S, რომელშიც S არის გამტარის განივი კვეთის ფართობი, უდრის დირიჟორში გადინებას, ხოლო υ არის შეკვეთილი სიჩქარის მოდული. მატარებლების მოძრაობა გამტარში:

    I = q · n · υ · S .

    განმარტება 2

    ფორმულა ამპერის ძალებიშეიძლება დაიწეროს შემდეგი ფორმით:

    F = q n S Δ l υ B sin α .

    გამომდინარე იქიდან, რომ თავისუფალი მუხტის მატარებლების საერთო რაოდენობა N დირიჟორში S კვეთით და სიგრძით Δ l უდრის ნამრავლს n S Δ l, ძალა, რომელიც მოქმედებს ერთ დამუხტულ ნაწილაკზე, უდრის გამოხატვას: F L \ u003d q υ B sin α.

    ნაპოვნი სიმძლავრე ე.წ ლორენცის ძალები. ზემოთ მოცემულ ფორმულაში α კუთხე უდრის კუთხს მაგნიტური ინდუქციის ვექტორ B → და სიჩქარე ν → შორის.

    ლორენცის ძალის მიმართულება, რომელიც მოქმედებს დადებითი მუხტის მქონე ნაწილაკზე, ისევე, როგორც ამპერის ძალის მიმართულება, გვხვდება გიმლეტის წესით ან მარცხენა ხელის წესით. ვ → , B → და F L → ვექტორების ურთიერთგანლაგება დადებითი მუხტის მატარებელი ნაწილაკისთვის ილუსტრირებულია ნახ. ერთი . თვრამეტი . ერთი .

    სურათი 1 . თვრამეტი . ერთი . ვ → , B → და F Л → ვექტორების ურთიერთგანლაგება. ლორენცის ძალის მოდული F L → რიცხობრივად ექვივალენტურია v → და B → ვექტორებზე აგებული პარალელოგრამის ფართობის ნამრავლისა და მუხტის q.

    ლორენცის ძალა მიმართულია ნორმალურად, ანუ ვექტორების პერპენდიკულარულად ν → და B →.

    ლორენცის ძალა არ მუშაობს, როდესაც მუხტის მატარებელი ნაწილაკი მოძრაობს მაგნიტურ ველში. ეს ფაქტი იწვევს იმ ფაქტს, რომ სიჩქარის ვექტორის მოდული ნაწილაკების მოძრაობის პირობებში ასევე არ ცვლის მის მნიშვნელობას.

    თუ დამუხტული ნაწილაკი მოძრაობს ერთგვაროვან მაგნიტურ ველში ლორენცის ძალის მოქმედებით და მისი სიჩქარე ν → დევს სიბრტყეში, რომელიც ჩვეულებრივ მიმართულია ვექტორის მიმართ B →, მაშინ ნაწილაკი გადაადგილდება გარკვეული რადიუსის წრის გასწვრივ, გამოითვლება შემდეგი ფორმულის გამოყენებით:

    ლორენცის ძალა ამ შემთხვევაში გამოიყენება ცენტრიდანული ძალად (ნახ. 1.18.2).

    სურათი 1 . თვრამეტი . 2. დამუხტული ნაწილაკის წრიული მოძრაობა ერთგვაროვან მაგნიტურ ველში.

    ერთგვაროვან მაგნიტურ ველში ნაწილაკების ბრუნვის პერიოდისთვის მოქმედი იქნება შემდეგი გამოთქმა:

    T = 2 π R υ = 2 π m q B.

    ეს ფორმულა ნათლად აჩვენებს მოცემული m მასის დამუხტული ნაწილაკების დამოკიდებულების არარსებობას υ სიჩქარეზე და R ტრაექტორიის რადიუსზე.

    განმარტება 3

    ქვემოთ მოცემული კავშირი არის დამუხტული ნაწილაკის კუთხური სიჩქარის ფორმულა, რომელიც მოძრაობს წრიულ გზაზე:

    ω = υ R = υ q B m υ = q B m .

    სახელს ატარებს ციკლოტრონის სიხშირე. ეს ფიზიკური სიდიდე არ არის დამოკიდებული ნაწილაკების სიჩქარეზე, საიდანაც შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ ის არც მის კინეტიკურ ენერგიაზეა დამოკიდებული.

    განმარტება 4

    ეს გარემოება თავის გამოყენებას პოულობს ციკლოტრონებში, კერძოდ მძიმე ნაწილაკების (პროტონები, იონები) ამაჩქარებლებში.

    Ფიგურა 1. თვრამეტი . 3 გვიჩვენებს ციკლოტრონის სქემატურ დიაგრამას.

    სურათი 1 . თვრამეტი . 3 . დამუხტული ნაწილაკების მოძრაობა ციკლოტრონის ვაკუუმ კამერაში.

    განმარტება 5

    დუანტი- ეს არის ლითონის ღრუ ნახევარცილინდრი, რომელიც მოთავსებულია ვაკუუმურ კამერაში ელექტრომაგნიტის პოლუსებს შორის, როგორც ციკლოტრონის ორი აჩქარებული D- ფორმის ელექტროდიდან ერთ-ერთი.

    ალტერნატიული ელექტრული ძაბვა გამოიყენება დეზებზე, რომელთა სიხშირე უდრის ციკლოტრონის სიხშირეს. გარკვეული მუხტის მატარებელი ნაწილაკები შეჰყავთ ვაკუუმის კამერის ცენტრში. დეებს შორის უფსკრული ისინი განიცდიან ელექტრული ველის მიერ გამოწვეულ აჩქარებას. ნაწილაკები ნაწილაკებში, ნახევარწრეებზე გადაადგილების პროცესში, განიცდიან ლორენცის ძალის მოქმედებას. ნახევარწრეების რადიუსი იზრდება ნაწილაკების ენერგიის მატებასთან ერთად. როგორც ყველა სხვა ამაჩქარებელში, ციკლოტრონებშიც დამუხტული ნაწილაკების აჩქარება მიიღწევა ელექტრული ველის გამოყენებით და მისი შეკავება ტრაექტორიაზე მაგნიტური ველის საშუალებით. ციკლოტრონები შესაძლებელს ხდის პროტონების აჩქარებას 20 მევ-მდე ენერგიამდე.

    ერთგვაროვანი მაგნიტური ველები გამოიყენება მრავალ მოწყობილობაში მრავალფეროვანი აპლიკაციებისთვის. კერძოდ, მათ იპოვეს მათი გამოყენება ე.წ. მასის სპექტრომეტრებში.

    განმარტება 6

    მასის სპექტრომეტრები- ეს ისეთი მოწყობილობებია, რომელთა გამოყენება საშუალებას გვაძლევს გავზომოთ დამუხტული ნაწილაკების, ანუ სხვადასხვა ატომების იონების ან ბირთვების მასები.

    ეს მოწყობილობები გამოიყენება იზოტოპების განცალკევებისთვის (ატომების ბირთვები იგივე მუხტით, მაგრამ განსხვავებული მასით, მაგალითად, Ne 20 და Ne 22). ნახ. ერთი . თვრამეტი . 4 გვიჩვენებს მასის სპექტრომეტრის უმარტივეს ვერსიას. S წყაროდან გამოსხივებული იონები გადის რამდენიმე პატარა ხვრელში, რომლებიც ერთად ქმნიან ვიწრო სხივს. ამის შემდეგ ისინი შედიან სიჩქარის ამომრჩეველში, სადაც ნაწილაკები მოძრაობენ გადაკვეთილ ერთგვაროვან ელექტრულ ველებში, რომლებიც იქმნება ბრტყელი კონდენსატორის ფირფიტებსა და მაგნიტურ ველებს შორის, რომლებიც ჩნდება ელექტრომაგნიტის პოლუსებს შორის უფსკრული. დამუხტული ნაწილაკების საწყისი სიჩქარე υ → მიმართულია ვექტორების E → და B → პერპენდიკულურად.

    ნაწილაკი, რომელიც მოძრაობს გადაკვეთილ მაგნიტურ და ელექტრულ ველებში, განიცდის ელექტრული ძალის q E → და ლორენცის მაგნიტურ ძალას. იმ პირობებში, როდესაც E = υ B სრულდება, ეს ძალები მთლიანად ანაზღაურებენ ერთმანეთს. ამ შემთხვევაში, ნაწილაკი გადაადგილდება ერთნაირად და სწორხაზოვნად და, კონდენსატორის გავლით, გაივლის ეკრანის ხვრელს. ელექტრული და მაგნიტური ველების მოცემული მნიშვნელობებისთვის სელექტორი შეარჩევს ნაწილაკებს, რომლებიც მოძრაობენ υ = E B სიჩქარით.

    ამ პროცესების შემდეგ, იგივე სიჩქარის მქონე ნაწილაკები შედიან ერთგვაროვან მაგნიტურ ველში B → მასის სპექტრომეტრის კამერებში. ლორენცის ძალის მოქმედების ქვეშ მყოფი ნაწილაკები მოძრაობენ მაგნიტური ველის სიბრტყის პერპენდიკულარულ კამერაში. მათი ტრაექტორიები არის წრეები რადიუსით R = m υ q B ". ტრაექტორიების რადიუსის გაზომვის პროცესში υ და B ცნობილი მნიშვნელობებით, ჩვენ შეგვიძლია განვსაზღვროთ q m თანაფარდობა. იზოტოპების შემთხვევაში, ანუ q 1 = q 2 პირობით, მასის სპექტრომეტრს შეუძლია გამოყოს სხვადასხვა მასის მქონე ნაწილაკები.

    თანამედროვე მასის სპექტრომეტრების დახმარებით ჩვენ შეგვიძლია გავზომოთ დამუხტული ნაწილაკების მასები 10-4-ზე მეტი სიზუსტით.

    სურათი 1 . თვრამეტი . 4 . სიჩქარის სელექტორი და მასის სპექტრომეტრი.

    იმ შემთხვევაში, როდესაც ნაწილაკების სიჩქარეს υ → აქვს კომპონენტი υ ∥ → მაგნიტური ველის მიმართულებით, ასეთი ნაწილაკი ერთგვაროვან მაგნიტურ ველში სპირალურ მოძრაობას გააკეთებს. ასეთი სპირალის R რადიუსი დამოკიდებულია მაგნიტური ველის პერპენდიკულარული კომპონენტის მოდულზე υ ┴ ვექტორი υ → , ხოლო p სპირალის სიმაღლე დამოკიდებულია υ ∥ გრძივი კომპონენტის მოდულზე (ნახ. 1 . 18 . 5). ).

    სურათი 1 . თვრამეტი . 5 . დამუხტული ნაწილაკის მოძრაობა სპირალში ერთგვაროვან მაგნიტურ ველში.

    ამის საფუძველზე შეგვიძლია ვთქვათ, რომ დამუხტული ნაწილაკების ტრაექტორია გარკვეულწილად „ქარები“ მაგნიტური ინდუქციის ხაზებზე. ეს ფენომენი გამოიყენება ტექნოლოგიაში მაღალტემპერატურული პლაზმის მაგნიტური თბოიზოლაციისთვის - სრულად იონიზირებული აირი დაახლოებით 10 6 K ტემპერატურაზე. კონტროლირებადი თერმობირთვული რეაქციების შესწავლისას მსგავს მდგომარეობაში მყოფი ნივთიერება მიიღება "ტოკამაკის" ტიპის ობიექტებში. პლაზმა არ უნდა შეეხოს კამერის კედლებს. თბოიზოლაცია მიიღწევა სპეციალური კონფიგურაციის მაგნიტური ველის შექმნით. Ფიგურა 1. თვრამეტი . 6 მაგალითად ასახავს მუხტის მატარებელი ნაწილაკების ტრაექტორიას მაგნიტურ „ბოთლში“ (ან ხაფანგში).

    სურათი 1 . თვრამეტი . 6. მაგნიტური ბოთლი. დამუხტული ნაწილაკები არ სცილდებიან მის საზღვრებს. საჭირო მაგნიტური ველი შეიძლება შეიქმნას ორი მრგვალი დენის კოჭის გამოყენებით.

    იგივე ფენომენი ხდება დედამიწის მაგნიტურ ველში, რომელიც იცავს ყველა ცოცხალ არსებას კოსმოსიდან მუხტის მატარებელი ნაწილაკების ნაკადისგან.

    განმარტება 7

    სწრაფად დამუხტულ ნაწილაკებს კოსმოსიდან, უმეტესად მზისგან, დედამიწის მაგნიტური ველი „იჭრება“, რის შედეგადაც წარმოიქმნება რადიაციული სარტყლები (ნახ. 1.18.7), რომლებშიც ნაწილაკები, თითქოს მაგნიტურ ხაფანგებში, მოძრაობენ წინ და უკან. სპირალური ტრაექტორიების გასწვრივ ჩრდილოეთ და სამხრეთ მაგნიტურ პოლუსებს შორის წამის ნაწილად.

    გამონაკლისს წარმოადგენს პოლარული რეგიონები, რომლებშიც ზოგიერთი ნაწილაკი იშლება ატმოსფეროს ზედა ფენებში, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს ისეთი ფენომენების გაჩენა, როგორიცაა „ავრორა“. დედამიწის რადიაციული სარტყლები ვრცელდება დაახლოებით 500 კმ მანძილიდან ჩვენი პლანეტის ათობით რადიუსამდე. უნდა გვახსოვდეს, რომ დედამიწის სამხრეთ მაგნიტური პოლუსი მდებარეობს ჩრდილოეთ გეოგრაფიულ პოლუსთან, გრენლანდიის ჩრდილო-დასავლეთით. ხმელეთის მაგნეტიზმის ბუნება ჯერ არ არის შესწავლილი.

    სურათი 1 . თვრამეტი . 7. დედამიწის რადიაციული სარტყლები. მზისგან სწრაფად დამუხტული ნაწილაკები, უმეტესად ელექტრონები და პროტონები, ჩარჩენილია რადიაციული სარტყლების მაგნიტურ ხაფანგებში.

    მათი შეჭრა ატმოსფეროს ზედა ფენებში შესაძლებელია, რაც „ჩრდილოეთის განათების“ გაჩენის მიზეზია.

    სურათი 1 . თვრამეტი . რვა . მუხტის მოძრაობის მოდელი მაგნიტურ ველში.

    სურათი 1 . თვრამეტი . ცხრა . მასის სპექტრომეტრის მოდელი.

    სურათი 1 . თვრამეტი . ათი . სიჩქარის ამომრჩევის მოდელი.

    თუ შეამჩნევთ შეცდომას ტექსტში, მონიშნეთ იგი და დააჭირეთ Ctrl+Enter

    მაგნიტური ველის მიერ მოძრავი დამუხტული ნაწილაკების მოქმედება ძალიან ფართოდ გამოიყენება ტექნოლოგიაში.

    მაგალითად, სატელევიზიო კინესკოპებში ელექტრონული სხივის გადახრა ხორციელდება მაგნიტური ველის გამოყენებით, რომელიც იქმნება სპეციალური ხვეულებით. რიგ ელექტრონულ მოწყობილობებში მაგნიტური ველი გამოიყენება დამუხტული ნაწილაკების სხივების ფოკუსირებისთვის.

    ამჟამად შექმნილ ექსპერიმენტულ ობიექტებში კონტროლირებადი თერმობირთვული რეაქციის განსახორციელებლად, პლაზმაზე მაგნიტური ველის მოქმედება გამოიყენება მის კაბად გადახვევისთვის, რომელიც არ ეხება სამუშაო კამერის კედლებს. დამუხტული ნაწილაკების მოძრაობა წრეში ერთგვაროვან მაგნიტურ ველში და ასეთი მოძრაობის პერიოდის დამოუკიდებლობა ნაწილაკების სიჩქარისგან გამოიყენება დამუხტული ნაწილაკების ციკლურ ამაჩქარებლებში - ციკლოტრონები.

    ლორენცის ძალის მოქმედება ასევე გამოიყენება მოწყობილობებში ე.წ მასის სპექტროგრაფები, რომლებიც შექმნილია დამუხტული ნაწილაკების განცალკევებისთვის მათი სპეციფიკური მუხტების მიხედვით.

    უმარტივესი მასის სპექტროგრაფის სქემა ნაჩვენებია სურათზე 1.

    1 პალატაში, საიდანაც ხდება ჰაერის ევაკუაცია, არის იონის წყარო 3. კამერა მოთავსებულია ერთგვაროვან მაგნიტურ ველში, რომლის თითოეულ წერტილში ინდუქცია \(~\vec B\) პერპენდიკულარულია სიბრტყის სიბრტყეზე. ნახატი და მიმართულია ჩვენკენ (სურათი 1-ში ეს ველი მითითებულია წრეებით) . A h B ელექტროდებს შორის გამოიყენება აჩქარებული ძაბვა, რომლის გავლენით წყაროდან გამოსხივებული იონები აჩქარდებიან და შედიან მაგნიტურ ველში ინდუქციური ხაზების პერპენდიკულარულად გარკვეული სიჩქარით. მოძრაობს მაგნიტურ ველში წრის რკალის გასწვრივ, იონები ეცემა ფოტოგრაფიულ ფირფიტაზე 2, რაც შესაძლებელს ხდის რადიუსის განსაზღვრას ეს რკალი. მაგნიტური ველის ინდუქციის ცოდნა ATდა სიჩქარე υ იონები, ფორმულის მიხედვით

    \(~\frac q m = \frac (v)(RB)\)

    შეიძლება განისაზღვროს იონების სპეციფიკური მუხტი. და თუ ცნობილია იონის მუხტი, მისი მასა შეიძლება გამოითვალოს.

    ლიტერატურა

    აქსენოვიჩ L.A. ფიზიკა საშუალო სკოლაში: თეორია. Დავალებები. ტესტები: პროკ. შემწეობა დაწესებულებებისათვის, რომლებიც უზრუნველყოფენ გენერალ. გარემო, განათლება / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; რედ. კ.ს.ფარინო. - Mn.: Adukatsia i vykhavanne, 2004. - C. 328.

    « ფიზიკა - მე-11 კლასი"

    მაგნიტური ველი ძალით მოქმედებს მოძრავ დამუხტულ ნაწილაკებზე, მათ შორის დენის გამტარებლებზე.
    რა ძალა მოქმედებს ერთ ნაწილაკზე?


    1.
    მაგნიტური ველის მიერ მოძრავ დამუხტულ ნაწილაკზე მოქმედ ძალას ეწოდება ლორენცის ძალადიდი ჰოლანდიელი ფიზიკოსის X. Lorenz-ის პატივსაცემად, რომელმაც შექმნა მატერიის სტრუქტურის ელექტრონული თეორია.
    ლორენცის ძალის პოვნა შესაძლებელია ამპერის კანონის გამოყენებით.

    ლორენცის ძალის მოდულიუდრის F ძალის მოდულის შეფარდებას, რომელიც მოქმედებს Δl სიგრძის გამტარის მონაკვეთზე, დამუხტული ნაწილაკების N რაოდენობასთან, რომლებიც წესრიგში მოძრაობენ გამტარის ამ მონაკვეთში:

    მას შემდეგ, რაც ძალა (ამპერის ძალა), რომელიც მოქმედებს გამტარის მონაკვეთზე მაგნიტური ველიდან
    უდრის F=| მე | BΔl sinα,
    ხოლო დირიჟორში დენი არის I = qnvS
    სადაც
    q - ნაწილაკების მუხტი
    n არის ნაწილაკების კონცენტრაცია (ანუ მუხტების რაოდენობა ერთეულ მოცულობაზე)
    v - ნაწილაკების სიჩქარე
    S არის გამტარის ჯვარი განყოფილება.

    შემდეგ მივიღებთ:
    თითოეულ მოძრავ მუხტზე გავლენას ახდენს მაგნიტური ველი ლორენცის ძალატოლია:

    სადაც α არის კუთხე სიჩქარის ვექტორსა და მაგნიტური ინდუქციის ვექტორს შორის.

    ლორენცის ძალა პერპენდიკულარულია ვექტორებზე და .


    2.
    ლორენცის ძალის მიმართულება

    ლორენცის ძალის მიმართულება განისაზღვრება იმავე გამოყენებით მარცხენა ხელის წესები, რომელიც არის ამპერის ძალის მიმართულება:

    თუ მარცხენა ხელი ისეა განლაგებული, რომ მაგნიტური ინდუქციის კომპონენტი, მუხტის სიჩქარის პერპენდიკულარული, შედის ხელისგულში და ოთხი გაშლილი თითი მიმართულია დადებითი მუხტის მოძრაობის გასწვრივ (უარყოფითი მოძრაობის საწინააღმდეგოდ), მაშინ ცერა თითი მოხრილია. 90 °-ით მიუთითებს ლორენცის ძალის მიმართულებას, რომელიც მოქმედებს მუხტზე F l


    3.
    თუ სივრცეში, სადაც მოძრაობს დამუხტული ნაწილაკი, არის ელექტრული და მაგნიტური ველი, მაშინ მუხტზე მოქმედი ჯამური ძალა უდრის: = el + l, სადაც ძალა, რომლითაც ელექტრული ველი მოქმედებს მუხტზე q. უდრის F el = q .


    4.
    ლორენცის ძალა არ მუშაობს, იმიტომ ის პერპენდიკულარულია ნაწილაკების სიჩქარის ვექტორზე.
    ეს ნიშნავს, რომ ლორენცის ძალა არ ცვლის ნაწილაკების კინეტიკურ ენერგიას და, შესაბამისად, მისი სიჩქარის მოდულს.
    ლორენცის ძალის მოქმედებით იცვლება მხოლოდ ნაწილაკების სიჩქარის მიმართულება.

    5.
    დამუხტული ნაწილაკების მოძრაობა ერთგვაროვან მაგნიტურ ველში

    Იქ არის ერთგვაროვანიმაგნიტური ველი მიმართულია ნაწილაკების საწყისი სიჩქარის პერპენდიკულურად.

    ლორენცის ძალა დამოკიდებულია ნაწილაკების სიჩქარის ვექტორების მოდულებზე და მაგნიტური ველის ინდუქციაზე.
    მაგნიტური ველი არ ცვლის მოძრავი ნაწილაკების სიჩქარის მოდულს, რაც ნიშნავს, რომ ლორენცის ძალის მოდული უცვლელი რჩება.
    ლორენცის ძალა სიჩქარეზე პერპენდიკულარულია და ამიტომ განსაზღვრავს ნაწილაკების ცენტრიდანულ აჩქარებას.
    მუდმივი მოდულის სიჩქარით მოძრავი ნაწილაკების ცენტრიდანული აჩქარების მოდულის უცვლელობა ნიშნავს, რომ

    ერთგვაროვან მაგნიტურ ველში დამუხტული ნაწილაკი ერთნაირად მოძრაობს r რადიუსის წრის გასწვრივ.

    ნიუტონის მეორე კანონის მიხედვით

    მაშინ წრის რადიუსი, რომლის გასწვრივ მოძრაობს ნაწილაკი, უდრის:

    დრო, რომელიც სჭირდება ნაწილაკს სრული რევოლუციისთვის (ორბიტალური პერიოდი) არის:

    6.
    მაგნიტური ველის მოქმედების გამოყენება მოძრავ მუხტზე.

    მაგნიტური ველის მოქმედება მოძრავ მუხტზე გამოიყენება სატელევიზიო კინესკოპის მილებში, რომლებშიც ეკრანისკენ მიმავალი ელექტრონები გადახრილი არიან მაგნიტური ველის მიერ შექმნილი სპეციალური ხვეულებით.

    ლორენცის ძალა გამოიყენება ციკლოტრონი - დამუხტული ნაწილაკების ამაჩქარებელში მაღალი ენერგიების მქონე ნაწილაკების წარმოებისთვის.

    მაგნიტური ველის მოქმედება ასევე ეფუძნება მასის სპექტროგრაფების მოწყობილობას, რომელიც შესაძლებელს ხდის ზუსტად განსაზღვროს ნაწილაკების მასები.