Lādētas daļiņas magnētiskajā laukā. Lorenca spēks

1. Lādētu daļiņu kustība
magnētiskajā laukā.
Lorenca spēks.
Magnētiskā lauka iedarbība uz
vielām.
P. Puķītis.
Fizika 11. klasei: 134-139. lpp.

2. Lādētu daļiņu kustība
magnētiskajā laukā
• Televizoru kineskopos, datoru monitoros un
citās ierīcēs lādētu daļiņu (elektronu u.c.)
kustību vada ar magnētisko lauku.
https://lv.wikipedia.org/wiki/Kineskops

3. Lorenca spēks
• Spēku, ar kuru magnētiskais lauks darbojas uz
kustībā esošām lādētām daļiņām, sauc par Lorenca
spēku.
• Lorenca spēka modulis ir atkarīgs no
– magnētiskā lauka indukcijas B
– daļiņas lādiņa q
– daļiņas kustības ātruma v
– leņķa, ko veido magnētiskā lauka indukcijas un daļiņas
kustības ātruma virzieni
F = B q v sinα

5. Lorenca spēka virziens
• Lorenca spēka virzienu nosaka ar
kreiso roku:
– plauksta jānovieto tā, lai indukcijas
līnijas B durtos plaukstā (plauksta
pret N polu)
– četri pirksti jānovieto
• pozitīvi lādētas daļiņas kustības virzienā
vai
• pretēji negatīvi lādētas daļiņas kustības
virzienam
– īkšķis rāda Lorenca spēka virzienu.
https://www.fizmix.lv/lat/fiztem

6. Lorenca spēka trajektorija
• Lorenca spēks ir vērsts perpendikulāri ātruma
virzienam
• Ielidojot homogēnā magnētiskā laukā
perpendikulāri tā indukcijas līnijām, elektrona
kustības trajektorija ir riņķa līnija
http://regentsprep.org/regents/physics/phys03/cdeflecte/ https://en.wikipedia.org/wiki/Lorentz_force

7. Lorenca spēka darbības pielietojums
• Masspektrogrāfs – eksperimentāla iekārta, ar
kuru nosaka lādētu daļiņu masu.
• Ciklotrons – lādētu daļiņu paātrinātājs.
http://www.schoolphysics.co.uk/age16-19/Atomic%20physics/Atomic%20structure%20and%20ions/text/Mass_spectrometer/index.htmlhttp://drsa.ca/blog/index.php/inreach-2/cyclotron-project/

8. Masspektrogrāfs
• Nosaka lādēto daļiņu masu,
piemēram, dažādu atomu
kodolu masas.
• Izotopu (atoma kodoli ar
vienādu protonu skaitu un
dažādu neitronu skaitu,
piemēram, un ) masas
noteikšana
http://www.ulbrokas-vsk.lv/diski/Physicon2/Open%
U235
92
U238
92

9. Daļiņu paātrinātājs - ciklotrons
• Ciklotronā ir duanti – divi ar
spraugu atdalīti tukši puscilindri
• Iekšienē pastāv homogēns
magnētiskais lauks, kas izraisa
daļiņu kustību pa riņķa līnijām
• Elektriskais lauks paātrina daļiņas
• Kad daļiņa ir ieguvusi vajadzīgo
ātrumu un enerģiju, tā izlido no
paātrinātāja
http://www.dictionary.com/browse/cyclotron

10. Daļiņu paātrinātājs - ciklotrons
• Ciklotronā paātrinātas daļiņas
izmanto
– kodolreakciju izraisīšanai,
– vielu apstarošanai
– medicīnā izmantojamo
radioaktīvo preparātu iegūšanai
http://www.dictionary.com/browse/cyclotron

11. Uzdevums (MG 136. lpp.)
Ciklotrona magnētiskā lauka indukcija ir 0,4 T, duantā no spraugas ar ātrumu
9,0·106
m/s ielido elektrons.
Noteikt: Lorenca spēku, kas iedarbojas uz elektronu, elektrona kustības
paātrinājumu, elektrona trajektorijas – pusriņķa rādiusu, elektrona kinētisko
enerģiju.
Dots:
B = 0,4 T
q=1,6·10-19
C
FL = ?
v=9,0·106
m/s
α = 90o
a = ?
R = ?
Wk = ?
FL=0,4·1,6·10-19
·9,0·106
·1=
=5,8·10-13
N
a=5,8·10-13
/9,1·10-31
m=9,1·10-31
kg
=6,4·1017
m/s2
R = v2
/a =(9,0·106
)2
/ 6,4·1017
=
=1,3·10-4
m = 0,13 mm
Wk=9,1·10-31
· (9,0·106
)2
/ 2 =
=3,7·10-17
J

12. Puķītis. Fizika 11. klasei Praktiskie darbi. 79. lpp.
Dots:
B = 0,2 T
FL = ?
v=2,0·106
m/s
α = 90o
a = ?
R = ?
FL=0,2·1,6·10-19
·2,0·106
·1=
=0,64·10-13
N
a=0,64·10-13
/1,67·10-27
=m=1,67·10-27
kg
=0,38·1014
m/s2
R = v2
/a
=10,5·10-2
m
e = 1,6 .10-19 C
=(2·106
)2
/0,38·1014
=
= 0,11 m

13. Puķītis. Fizika 11. klasei Praktiskie darbi. 79. lpp.
m=9,1·10-31
kg
e = 1,6 .10-19 C

14. Magnētiskā lauka iedarbība uz vielām
• Uz dažādām vielām magnētiskais lauks iedarbojas
ar dažādu spēku
• Lai raksturotu vielas ietekmi uz magnētisko lauku,
lieto relatīvo magnētisko caurlaidību μ [mī]
B = μBo
B – magnētiskā lauka indukcija
μ – vielas relatīvā magnētiskā caurlaidība
Bo – solenoīda magnētiskā lauka indukcija

15. Vielu ietekme uz magnētisko lauku
• diamagnētiskas vielas (diamagnētiķi) – pavājina
magnētisko lauku, μ < 1; inertās gāzes (He, Ne),
metāli (Zn, Au, Cu), nemetāli (H2, N2, Si)
• paramagnētiskas vielas (paramagnētiķi) –
pastiprina magnētisko lauku, μ > 1; metāli (Al, Pt,
Na, K), nemetāli (B, C) gāzes (O2)
• feromagnētiskas vielas (feromagnētiķi) –
daudzkārt pastiprina magnētisko lauku, μ >> 1
(Fe, Ni, Co)

16. Vielu ietekme uz magnētisko lauku
• diamagnētiskas vielas – magnēts atgrūž
• paramagnētiskas vielas – magnēts pievelk
• feromagnētiskas vielas – magnētisms saglabājas
http://coolsciencegifs.tumblr.com/post/75004369629/diamagnetic-levitation-between-diamagnetichttp://imgur.com/vyVaIFr
http://giphy.com/gifs/fluid-magnet-neodynium-PAnWFgFh1fL2

17. Kirī temperatūra
• Virs Kirī temperatūras sakarsēts feromagnēts
kļūst par paramagnētu
– dzelzs 770 o
C
– niķelis 360 o
C
– kobalts 1150 o
C
http://physicslearning2.colorado.edu/pira/index.php?option=com_wrapper&vie

18. Magnētisko materiālu izmantošana
http://www.wisegeek.org/what-are-ring-magnets.htmhttp://organizedhome.com/freezer-cooking/track-freezer-inventory-magnets
http://www.karbosguide.com/books/pcarchite
http://www.bbc.co.uk/schools/gcsebitesize/ict/hardware/0inputandoutputdevicesrev2.shtmlhttp://www.bbc.co.uk/schools/gcsebitesize/science/tri

19. http://yd.sina.cn/article/detail-icesifvx1680232.d.html?vt=1

20. http://giphy.com/gifs/train-record-maglev-GYHafC2Y7BRRe

21. Puķītis. Fizika 11. klasei Praktiskie darbi. 79. lpp.

22. Papildus informācijas avoti:
• https://www.fizmix.lv/lat/fiztemas/elektromagnetisms/magnetiskais_speks/
• http://www.dzm.lu.lv/fiz/IT/F_11/default.aspx@tabid=3&id=610.html
• http://www.ulbrokas-vsk.lv/diski/Physicon2/Open%20Physics%202.6%20part
%202%20Lat/content/chapter1/lab6.html
• https://prezi.com/kseorsvn-ozu/paramagnetikidiamagnetiki-un-feromagnetiki/
• https://estudijas.rtu.lv/mod/resource/view.php?id=87878
• Применение сил Ампера и Лоренца в науке и технике. Амперметр,
телеграф, электромагниты, масс-анализаторы
http://interneturok.ru/ru/school/physics/11-klass/bmagnitnoe-
poleb/primenenie-sil-ampera-i-lorentsa-v-nauke-i-tehnike-ampermetr-telegraf-
elektromagnity-mass-analizatory?seconds=0&chapter_id=121
Videostunda krievu valodā:

23. JAUTĀJUMI?