Forza di Lorentz e moto di una carica in un campo magnetico

1. La forza di Lorentz

3. Una calamita riesce a deviare il fascio catodico
Non importa che le cariche siano contenute in un filo.
Cariche elettriche in moto sono soggette a forze dovute
al campo magnetico.

4. Forza di Lorentz
PER LE CARICHE POSITIVE

5. Il moto di una carica in un campo magnetico
uniforme.
Il lavoro compiuto dalla forza di Lorentz è sempre nullo.
La forza di Lorentz non può cambiare il valore della
velocità di una carica…
ma modifica la sua direzione.

6. Ricava il raggio della traiettoria circolare

7. Se la velocità della carica non è perpendicolare alle
linee di campo
Nella direzione parallela a B: moto rettilineo uniforme
Nella direzione perpendicolare a B: moto circolare uniforme

8. Se il campo magnetico non è uniforme, la traiettoria delle
particelle cariche diventa più stretta dove B è più intenso.
Per esempio, le
particelle cariche
provenienti dal vento
solare, rimangono
intrappolate nel campo
magnetico terrestre e
contribuiscono a
formare le fasce di Van
Allen.
Quando queste particelle, molto energetiche, colpiscono le molecole
dell’atmosfera, possono provocare il fenomeno delle aurore boreali.

9. Aurora boreale al polo nord

10. Vista dal satellite

11. Vista dalla Stazione Spaziale Internazionale

12. Un’altra applicazione: il forno microonde

13. Il meccanismo di funzionamento del
forno a microonde: un dispositivo,
chiamato magnetron, genera un
campo elettromagnetico variabile,
ovvero la radiazione a microonde.
L'oscillazione del campo
elettromagnetico, che si ripete 2
miliardi e 450 milioni di volte al
secondo (2,45 GHz), è capace di
produrre oscillazioni nelle molecole
che possiedono polarizzazione,
principalmente acqua.
La camera di cottura è
sostanzialmente una gabbia di Faraday
che impedisce la fuoriuscita di
microonde

14. Magnetron microonde:800 W, 2.45 GHz, l=12.2 cm
Questo è il primo Magnetron, così come fu creato nel 1940
da Randall e Boot a Birmingham.
E' proprio questo l'oggetto che fu spedito in gran segreto
negli Stati Uniti affinché venisse là prodotto industrialmente
come cuore del RADAR, apparecchio che diede agli alleati
un vantaggio tattico straordinario.

15. L'alta tensione è inviata al filamento del catodo. Raggiunta una certa temperatura, il
filamento emette elettroni, che vengono attratti dall'anodo, carico positivamente.
Gli ampi magneti generano un campo che fa fluire verso l'esterno la nube rotante di
elettroni. In questo modo si generano raggi che passano attraverso ogni cavità presente
tra i piatti del condensatore. Il passaggio di un raggio fornisce carica negativa alla cavità,
carica che poi decresce fino al passaggio del raggio successivo. L'aumento e la
diminuzione della carica negativa producono nelle cavità un campo elettromagnetico che
oscilla a 2,45 GHz.
L'antenna collegata risuona a questa frequenza ed emette microonde dalla sua punta.