ЛОРЕНЦА СИЛА
сила, действующая
на заряженную частицу, движущуюся в электромагнитном поле. Формула для
Л. с. F была впервые получена X. А. Лоренцам как результат
обобщения опыта и имеет вид:
Здесь е - заряд частицы, Е -
напряжённость
электрич. поля, В - магнитная индукция, v - скорость заряженной
частицы относительно системы координат, в к-рой вычисляются величины F,
E, В, а с - скорость света в вакууме. Формула справедлива при
любых значениях скорости заряженной частицы. Она является важнейшим соотношением
электродинамики,
т.
к. позволяет связать уравнения электромагнитного поля с уравнениями движения
заряженных частиц. Первый член в правой части формулы - сила, действующая
на заряженную частицу в электрич. поле, второй - в магнитном. Магнитная
часть Л. с. пропорциональна
векторному произведению v и
В, т.
е. она перпендикулярна скорости частицы (направлению её движения) и вектору
магнитной индукции; следовательно, она не совершает механич. работы и только
искривляет траекторию движения частицы, не меняя её энергии. Величина этой
части Л. с. равна
e/c*v B Sin a, где a - угол между векторами v
и
В [множитель 1/с связан с выбором единиц измерения: предполагается,
что все величины измеряются в абсолютной (гауссовой) системе единиц (СГС
системе единиц);
в системе СИ этот множитель отсутствует]. Т. о., магнитная
часть Л. с. максимальна, если направление движения частицы составляет с
направлением магнитного поля прямой угол, и равна нулю, если частица движется
вдоль направления поля.
В вакууме в постоянном однородном магнитном
поле (В = Н, где Н - напряжённость поля) заряженная частица
под действием Л. с. (её магнитной части) движется по винтовой линии
с постоянной по величине скоростью v; при этом её движение складывается
из равномерного прямолинейного движения вдоль направления магнитного поля
Н
(со
скоростью v||, равной составляющей скорости частицы
v
в
направлении Н) и равномерного вращат. движения в плоскости, перпендикулярной
Н
(со
скоростью v перпендикулярна, равной составляющей v в направлении,
перпендикулярном Н). Проекция траектории движения частицы на плоскость,
перпендикулярную Н, есть окружность радиуса
R = cmv перпендикулярна
/eH, а частота вращения равна w = еН/тс
(т. н. циклотронная
частота). Ось винтовой линии совпадает с направлением поля Н, и
центр окружности перемещается вдоль силовой линии поля.
Если электрич. поле Е не равно нулю,
то движение носит более сложный характер. Происходит перемещение центра
вращения частицы перпендикулярно полю Н, называемое дрейфом. Направление
дрейфа определяется вектором [ЕН] и не зависит от знака заряда.
Скорость дрейфа и для простейшего случая скрещенных полей (Е
перпендикулярна Н) равна и = сЕ/Н.
Воздействие магнитного поля на движущиеся
заряженные частицы приводит к перераспределению тока по сечению проводника,
что находит своё проявление в различных термомагнитных и гальваномагнитных
явлениях (Нернста - Эт-тингсхаузена эффект, Холла эффект и др.).
Лит.: Лорентц Г. А., Теория электронов
и ее применение к явлениям света и теплового излучения, пер. с англ., 2
изд., М., 1953; Т а м м И. Е., Основы теории электричества, 7 изд., М.,
1957; ф е и н-ман Р., Лейтон Р., Сэндс М., Фейнмановские лекции по физике,
[пер. с англ.], в. 6, М., 1966.
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я