Lorentz kuvveti

Elektrik motorunun dönmesi, eski tüplü televizyonlarda elektron demetinin ekrana yönlendirilmesi ve parçacık hızlandırıcılarındaki dairesel yörüngeler aynı yasaya dayanır: Lorentz kuvveti. Hollandalı fizikçi Hendrik Lorentz'in adını taşır.

Formül

Genel hali F = q(E + v × B) biçimindedir. Burada q parçacığın yükü, E elektrik alan, v hız ve B manyetik alandır. Yalnızca manyetik alan varsa büyüklük F = q·v·B·sin θ olur; θ hız ile alan arasındaki açıdır. Parçacık alana paralel giderse sin 0° = 0 olduğundan hiç kuvvet hissetmez, dik giderse kuvvet en büyük değerine ulaşır.

Rakamlı örnek

Bir proton (q ≈ 1,602 × 10⁻¹⁹ C) 10⁶ m/s hızla 0,5 teslalık bir alana dik giriyor olsun. F = 1,602 × 10⁻¹⁹ × 10⁶ × 0,5 ≈ 8,0 × 10⁻¹⁴ N bulunur. Bu küçük görünen değer, protonun çok hafif kütlesi yüzünden büyük bir ivme ve belirgin bir dairesel sapma yaratır.

Yönü nasıl bulunur?

Pozitif yük için sağ el kuralı kullanılır: parmaklar hız yönünü, bükülme alan yönünü gösterirken başparmak kuvveti verir. Negatif yükte, örneğin elektronda, kuvvet ters yöne döner.

Sık yapılan karışıklık

Manyetik kısım hıza her zaman diktir, bu yüzden parçacığın hız büyüklüğünü değiştirmez, yalnızca yönünü çevirir; yani iş yapmaz. Parçacığı hızlandıran şey elektrik alandır. Akım taşıyan bir tele etkiyen F = B·I·L kuvveti de aslında tel içindeki yüklere etkiyen Lorentz kuvvetlerinin toplamıdır.

Lise fiziğinde manyetizma ünitesinde işlenir. Değerleri girip sonucu görmek için Lorentz kuvveti hesaplama aracını kullanabilirsin; manyetik alan birimlerini çevirmen gerekirse manyetik alan dönüştürücüsü işini görür.