Otevřít hlavní menu

Lorentzova síla je síla pojmenována po Hendriku Antoonovi Lorentzovi, působí na náboj (příp. vodič) v elektromagnetickém poli.

Běžně je jako Lorentzova síla označován pouze příspěvek magnetické síly, tzn.

(Naopak příspěvek elektrického pole vyplývá z Coulombova zákona.)

Rozdělení magnetických a elektrických příspěvků je závislé na vztažné soustavě.

Síla působící na pohybující se nábojEditovat

Magnetickým polem způsobená Lorentzova síla mění směr pohybu nábité částice, aniž by působila změnu velikostí její rychlosti. Působení síly vyjadřuje vztah:  , kde   je magnetická indukce,   elektrický náboj částice a   její rychlost. Polarita náboje   je zohledněna kladným nebo záporným znaménkem; například elementární náboj jednoho elektronu je  .

Při rozepsání vektorového součinu, kde   je úhel mezi   a   dostáváme:

 

Když se náš zvolený náboj pohybuje kolmo na magnetické pole je  . Dostáváme:

 

Pro určení směru působící síly používáme pravidlo pravé ruky:

  • palec, ukazovák a prostředník dáme tak, aby nám vytvořily osy x, y, z
  • palec dáme ve směru pohybující se částice
  • ukazováček ve směru magnetické indukce
  • prostředníček nám pak ukáže směr působení síly
  • je-li náboj záporný, je opačný i směr působení (platí pouze je-li užit vzorec výše s absolutní hodnotou)

Lorentzova síla působící na vodič s proudemEditovat

Elektrický proud procházející vodičem sestává z pohybujících se elektrických nábojů. Nachází-li se tedy vodič v magnetickém poli, bude na něj také působit Lorentzova síla.

Jak je vysvětleno výše, působí na pohybující se náboj síla:

 

Rychlost částice můžeme vyjádřit jako podíl vektorově vzaté dráhy (tedy polohy průvodiče)  , kterou náboj   urazí za čas  :

 

Po dosazení:

 

Proud můžeme vyjádřit jako celkový náboj  , který projde daným místem za určitý čas  :

 ,

když   je konstantní dostáváme:  

Dosazeno do předchozí rovnice:

 

Tato síla bývá také označována jako Ampèrova síla.

Je zřejmé, že síla je tedy přímo úměrná délce vodiče, který je v magnetickém poli. Zdvojnásobíme-li délku, zdvojnásobí se i působící síla.

Odpovídající vztah po rozepsání vektorového součinu je:

 

kde   je úhel, který svírá vodič s indukčními čarami magnetického pole.

V případě vodiče, který vede kolmo na magnetické indukční čáry, je   a můžeme použít vztah:

 

Pro snadné zapamatování se používá mnemotechnická pomůcka o "Silném Bilovi":  

Související článkyEditovat

Externí odkazyEditovat