Для определения направления силы Лоренца, действующей на движущийся протон в магнитном поле, используется правило левой руки. Поскольку протон является положительно заряженной частицей, направление его движения совпадает с направлением электрического тока. Алгоритм определения направления Чтобы узнать, куда направлена сила, нужно расположить левую руку следующим образом:
- Линии магнитного поля (вектор магнитной индукции ): Должны входить в открытую ладонь. На схемах линии выходят из северного полюса ( ) и входят в южный ( ). Направление движения частицы (вектор скорости ): Четыре вытянутых пальца должны быть направлены по движению протона. Сила Лоренца (вектор ): Отогнутый на 90 градусов большой палец укажет направление силы, действующей на частицу.
Важные нюансы и частные случаи Направление силы Лоренца всегда перпендикулярно как вектору скорости частицы, так и вектору магнитной индукции. Это приводит к следующим следствиям:
- Если протон движется параллельно линиям поля: Сила Лоренца равна нулю ( ). Поле в этом случае не влияет на траекторию частицы. Если протон движется перпендикулярно линиям поля: Сила будет максимальной, и под её воздействием протон начнет двигаться по окружности. Математическое описание: Направление определяется через векторное произведение:
Где — заряд частицы. Для протона , поэтому направление силы строго совпадает с результатом векторного произведения.
Краткая шпаргалка для схем Если вы работаете с чертежом, обратите внимание на обозначения поля:
- Точки ( ): Поле направлено «на нас» (из бумаги). Ладонь должна быть развернута тыльной стороной к листу.
- Крестики ( ): Поле направлено «от нас» (в бумагу). Ладонь должна смотреть на лист.
Я могу рассчитать радиус траектории или период обращения этого протона в поле, если вы предоставите данные о его скорости и индукции магнитного поля. Хотите, чтобы я привел пример такого расчета?