Etusivu
Tehtävät
Kirjanmerkit
Lorentzin voima
Hanki lisää sisältöä päivittämällä
Kun hiukkanen matkustaa magneettisten kenttälinjojen mukaisesti, mitään voimaa ei ilmene.
Tämä on magneetti. Sillä on etelä- ja pohjoisnapa sekä magneettikenttä, joka on suuntautunut pohjoisnavasta etelänapaan. Nyt kolme hiukkasta liikkuu tämän magneettikentän läpi: yksi positiivisesti varautunut protoni; yksi negatiivisesti varautunut elektroni; ja yksi neutroni, jolla ei ole varausta. Hiukkaset liikkuvat kolmeen, täysin eri suuntaan! Neutronit jatkavat suoraan eteenpäin.
Elektronit kääntyvät. Ja protonit kääntyvät myös, mutta toiseen suuntaan. Hiukkanen muuttaa suuntaa vain, kun siihen vaikuttaa jokin voima. Neutroni jatkaa suoraa linjaa, joten voima ei vaikuta siihen. Mutta protoni ja elektroni - varautuneet hiukkaset - kääntyvät.
Joten, kun varautuneet hiukkaset kulkevat magneettikentän läpi, syntyy voimaa. Yritetäänpä tuoda elektroni ja protoni uudelleen eri kulmasta, kohdistettuna kenttäviivoihin. Ei. Ne eivät käänny. Hiukkasiin ei vaikuta mikään voima.
Mutta nyt ne tekevät suunnanmuutoksen, mutta eri suuntiin. Hiukkaset kääntyvät, koska niihin vaikuttaa voima. Joten, voima ilmenee joskus, kun varautuneet hiukkaset liikkuvat magneettikentässä. Mutta ei aina. Mikä määrittelee sen, ilmeneekö voima vai ei?
No, kun hiukkanen matkustaa kenttäviivojen vierellä, ei ilmene voimaa. Voima ilmaantuu varautuneen hiukkasen ylittäessä magneettiset kenttäviivat. Tätä voimaa kutsutaan Lorentzin voimaksi. On helppo keino muistaa Lorentzin voiman suunta. Käytä oikeaa kättäsi.
Anna peukalosi osoittaa protonien liikkeen suuntaan. Anna sormiesi osoittaa magneettikentän suuntaan. Paina nyt kämmenelläsi. Painat Lorentzin voiman suuntaan. Oikean käden sääntö pätee vain, jos käytät oikeaa kättäsi, ja jos kyseessä on positiivisesti varautunut hiukkanen, joka liikkuu magneettikentän sisällä.
Jos hiukkanen on negatiivinen, Lorentzin voima suuntautuu vastakkaiseen suuntaan. Kokeillaan nyt oikean käden sääntöä. Tässä tulee protoni magneettikentän läpi. Pysäytetään tähän. Mihin suuntaan Lorentzin voima suuntautuu?
Peukalon pitäisi osoittaa protonin liikkeen suuntaan, ja muiden sormien magneettikentän suuntaan. Nyt kämmen osoittaa voiman suunnan. Onko tämä oikein? Kyllä, se on oikein. Ja tässä tulee elektroni.
Se on negatiivisesti varautunut, joten Lorentzin voima toimii toiseen suuntaan. Kyllä, se on myös oikein. Lorentzin voima vaikuttaa varautuneisiin hiukkasiin, jotka ylittävät magneettikentän kenttäviivat. Oikean käden sääntö osoittaa Lorentzin voiman suunnan.