Força Lorentz
Força Lorentz , a força exercido sobre uma partícula carregada o que movendo-se com velocidade v através de um elétrico campo É e campo magnético B . O todo eletromagnético força F na partícula carregada é chamada de força de Lorentz (em homenagem ao físico holandês Hendrik A. Lorentz) e é dada por F = o que É + o que v × B .
O primeiro termo é contribuído pelo campo elétrico . O segundo termo é a força magnética e tem uma direção perpendicular à velocidade e ao campo magnético. A força magnética é proporcional a o que e à magnitude do produto vetorial vetorial v × B . Em termos de ângulo ϕ entre v e B , a magnitude da força é igual a o que v B sin ϕ. Um resultado interessante da força de Lorentz é o movimento de uma partícula carregada em um campo magnético uniforme. Se v é perpendicular a B (ou seja, com o ângulo ϕ entre v e B de 90 °), a partícula seguirá uma trajetória circular com um raio de r = m v / o que B . Se o ângulo ϕ for menor que 90 °, a órbita da partícula será uma hélice com um eixo paralelo às linhas de campo. Se ϕ for zero, não haverá força magnética na partícula, que continuará a se mover sem ser refletida ao longo das linhas de campo. Aceleradores de partículas carregados, como ciclotrons, aproveitam o fato de que as partículas se movem em uma órbita circular quando v e B estão em ângulos retos. Para cada revolução, um campo elétrico cuidadosamente cronometrado dá às partículas adicionais energia cinética , o que os faz viajar em órbitas cada vez maiores. Quando as partículas adquirem a energia desejada, são extraídas e usadas de várias maneiras diferentes, a partir de estudos de partículas subatômicas ao tratamento médico do câncer.
A força magnética em uma carga em movimento revela o sinal dos portadores de carga em um condutor. Uma corrente fluindo da direita para a esquerda em um condutor pode ser o resultado de portadores de carga positiva movendo-se da direita para a esquerda ou cargas negativas movendo-se da esquerda para a direita, ou alguma combinação de cada um. Quando um condutor é colocado em um B campo perpendicular à corrente, a força magnética em ambos os tipos de portadores de carga está na mesma direção. Essa força dá origem a uma pequena diferença de potencial entre os lados do condutor. Conhecido como efeito Hall, esse fenômeno (descoberto pelo físico americano Edwin H. Hall) ocorre quando um campo elétrico é alinhado com a direção da força magnética. O efeito Hall mostra que elétrons dominar a condução de eletricidade dentro cobre . Dentro zinco , entretanto, a condução é dominada pelo movimento de portadores de carga positiva. Os elétrons no zinco que são excitados pela banda de valência deixam buracos, que são espaços vazios (ou seja, níveis não preenchidos) que se comportam como portadores de carga positiva. O movimento desses furos é responsável pela maior parte da condução de eletricidade no zinco.
Se um fio com uma corrente eu é colocado em um campo magnético externo B , como a força no fio dependerá da orientação do fio? Como uma corrente representa um movimento de cargas no fio, a força de Lorentz atua nas cargas em movimento. Como essas cargas estão ligadas ao condutor, as forças magnéticas nas cargas móveis são transferidas para o fio. A força em um pequeno comprimento d eu do fio depende da orientação do fio em relação ao campo. A magnitude da força é dada por eu d Libra sen ϕ, onde ϕ é o ângulo entre B e d eu . Não há força quando ϕ = 0 ou 180 °, os quais correspondem a uma corrente ao longo de uma direção paralela ao campo. A força está no máximo quando a corrente e o campo são perpendiculares entre si. A força é dada por d F = eu d eu × B .
Novamente, o produto vetorial vetorial denota uma direção perpendicular a ambos d eu e B .
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