Lực lorenxơ là gì? Công thức và một số bài tập vận dụng
Lực lorenxơ là gì? Trong bài viết hôm nay mình sẽ chia sẻ với các bạn định nghĩa, công thức và một số bài tập vận dụng lực lorenxơ.
1. Lực lorenxơ là gì?
Trong vật lý học và điện từ học, lực Lorenxơ là lực tổng hợp của lực điện và lực từ tác dụng lên một điện tích điểm nằm trong trường điện từ. Đơn vị của lực Lorenxơ: N - Newton
Lực lorenxơ là gì?
2. Công thức lực lorenxơ
Định luật phát biểu rằng nếu hạt có điện tích q (C) chuyển động với vận tốc v (m/s) trong điện trường E (V/m) và từ trường B (G) thì nó sẽ chịu lực tác dụng lên nó. Định luật 3 Newton phát biểu về lực và phản lực, do vậy công thức lực Lorentz:
F=q(E+v×B)
lực lorenxơ
3. Một số bài tp vậận dụng
Ví dụ 1: Cho điện tích q < 0 bay vào trong từ trường B→, chiều của các vectơ B→ và v→ được biểu diễn như hình. Hãy vận dụng quy tắc bàn tay trái xác định chiều của lực Lorenxơ.
Hướng dẫn:
+ Khi vận dụng quy tắc bàn tay trái để xác định chiều của lực Lorenxơ ta cần lưu ý:
Khi q > 0 thì chiều của lực Lorenxơ là chiều của ngón tay cái.
Khi q < 0 thì chiều của lực Lorenxơ là chiều ngược lại với chiều của ngón tay cái.
+ Đặt bàn tay trái xòe rộng, sao cho các đường cảm ứng từ B→ xuyên qua lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa trùng với chiều của vectơ v→, ngón cái choãi ra 90°, khi đó chiều của lực Lorenxơ ngược chiều với chiều chỉ của ngón cái.
+ Chiều của vectơ lực Lorenxơ fL→ hướng từ trên xuống (như hình).
Ví dụ 2: Cho điện tích q > 0 bay vào trong từ trường B→, chiều của các vectơ B→ và v→ được biểu diễn như hình. Hãy vận dụng quy tắc bàn tay trái xác định chiều của lực Lorenxơ.
Hướng dẫn:
Đặt bàn tay trái xòe rộng, sao cho các đường cảm ứng từ B→ xuyên qua lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa trùng với chiều của vectơ v→, ngón cái choãi ra 90° chính là chiều của lực Lorenxơ.
Ví dụ 3: Một proton bay vào trong từ trường đều theo phương hợp với đường sức từ một góc α. Vận tốc ban đầu của proton v = 3.107 m/s và từ trường có cảm ứng từ B = 1,5 T. Biết proton có điện tích q = 1,6.10-19 (C). Tính độ lớn của lực Lo-ren-xơ trong các trường hợp sau:
a) α = 0° b) α = 30° c) α = 90°
Hướng dẫn:
Độ lớn của lực Lorenxơ: fL = Bv|q|sinα
a) Khi α = 0 ⇒ fL = Bv|q|sin0 = 0
b) Khi α = 30° ⇒ fL = Bv|q|sin30° = 0,5Bv|q|
Thay số: fL = 0,5.1,5.3.107.1,6.10-19 = 3,6.10-12 (N)
c) Khi α = 90° ⇒ fL = Bv|q|sin90° = Bv|q|
Thay số: fL = 1,5.3.107.1,6.10-19 = 7,2.10-12 (N)
Ví dụ 4: Một electron được gia tốc bởi hiệu điện thế U = 2000 V, sau đó bay vào từ trường đều có cảm ứng từ B = 10-3 T theo phương vuông góc với đường sức từ của từ trường. Biết
khối lượng và điện tích của electron là m và e mà 
a) Bán kính quỹ đạo của electron.
b) Chu kì quay của electron.
Hướng dẫn:
Công của electron khi được gia tốc bởi hiệu điện thế U: A = qU = |e|U
Theo định lý biến thiên động năng ta có: Wđ2 – Wđ1 = A
Vì bỏ qua vận tốc của electron khi mới bắt đầu được gia tốc bởi hiệu điện thế U nên Wđ1 = 0
a) Vì electron bay vào từ trường có v→ ⊥ B→ nên lực Lo-ren-xơ là lực hướng tâm, nên ta có:
b) Chu kì quay của electron:
Ví dụ 5: Một chùm hạt α có vận tốc ban đầu không đáng kể được tăng tốc bởi hiệu điện thế U = 106 V. Sau khi tăng tốc, chùm hạt bay vào từ trường đều cảm ứng từ B = 1,8T. Phương bay của chùm hạt vuông góc với đường cảm ứng từ.
a) Tìm vận tốc của hạt α khi nó bắt đầu bay vào từ trường. m = 6,67.10-27 kg; cho q = 3,2.10-19 C.
b) Tìm độ lớn lực Lo-ren-xơ tác dụng lên hạt.
Hướng dẫn:
a) Công của electron khi được gia tốc bởi hiệu điện thế U: A = qU
+ Theo định lý biến thiên động năng ta có: Wđ2 – Wđ1 = A
+ Vì bỏ qua vận tốc của electron khi mới bắt đầu được gia tốc bởi hiệu điện thế U nên Wđ1 = 0
b) Độ lớn lực Lo-ren-xơ tác dụng lên hạt: f = Bvq = 5,64.10-12.
Trên đây là những chia sẻ của mình về định nghĩa lực lorenxơ là gì, công thức và một số bài tập áp dụng, cảm ơn các bạn đã theo dõi bài viết của mình nhé.
