Elektrický náboj v magnetickém poli

Pokud se elektrický náboj pohybuje v magnetickém poli, tak na něj působí síla, která mění jeho pohyb. V tomto videu si ukážeme, jak ji vypočítat.

Lorentzova síla

Tak nazýváme sílu vznikající pohybem elektrického náboje Q rychlostí v v magnetickém poli o indukci B. Směr a velikost Lorentzovy síly zjistíme z tohoto vztahu 

Vzorec funguje na bázi vektorového součinu a proto pro stanovení směru síly používáme pravidlo pravé ruky. Vzorec také reflektuje znaménko náboje. Pokud je náboj záporný, obrátí se směr výsledné síly.

Zakřivování trajektorie a poloměr rotace

Lorentzova síla má velké užití u urychlovačů částic. Zde potřebujeme, aby částice letěly vysokou rychlostí po kruhové dráze. Protože je Lorentzova síla vždy kolmá na směr rychlosti, tak zakřivuje trajektorii do kruhovitého tvaru a staví se do role dostředivé síly. 

Mějme situaci, kdy je směr rychlosti v kolmý na směr magnetické indukce B. Když dáme do rovnosti velikosti dostředivé síly působící na náboj Q o hmotnosti m a Lorentzovy síly, můžeme vyjádřit poloměr rotace

Vodič s proudem v magnetickém poli, Ampérova síla

Na vodič s proudem se budou vztahovat podobné principy už jen proto, že zde proud je jenom více nábojů pohybujících se v magnetickém poli. Síla, kterou magnetické pole působí na vodič se nazývá Ampérova síla.

Pokud rychlost zapíšeme jako derivaci dráhy v čase, můžeme toto derivování v čase ve vzorci na Lorentzovu sílu přesunout z dráhy na náboj. Derivace náboje Q v čase je elektrický proud I a celý vzorec na Ampérovu sílu, která působí na vodič o délce L, bude mít tvar