Lực Lorenxơ

Chiều của lực Lorenxơ được xác định bằng quy tắc bàn tay trái:

* Quy tắc bàn tay trái: Đặt bàn tay trái sao cho cảm ứng từ \(\overrightarrow B \) xuyên vào lòng bàn tay. Chiều từ cổ tay đến các ngón tay là chiều của \(\overrightarrow v \). Chiều của \(f\) cùng chiều với ngón cái choãi ra 90⁰ nếu q > 0 và ngược chiều với ngón cái choãi ra 90⁰ nếu q < 0.

Chiều của lực Lorenxơ được xác định bằng quy tắc bàn tay trái:

* Quy tắc bàn tay trái: Đặt bàn tay trái sao cho cảm ứng từ \(\overrightarrow B \) xuyên vào lòng bàn tay. Chiều từ cổ tay đến các ngón tay là chiều của \(\overrightarrow v \). Chiều của \(f\) cùng chiều với ngón cái choãi ra 90⁰ nếu q > 0 và ngược chiều với ngón cái choãi ra 90⁰ nếu q < 0.

=> Chiều của lực Lorenxơ phụ thuộc vào cả 3 yếu tố: chiều chuyển động của hạt mang điện, chiều của đường sức từ và điện tích của hạt mang điện

Độ lớn của lực Lorenxơ được xác định bởi biểu thức: \(f = \left| q \right|vB\sin \alpha \)

Ta có: electron bay vào không gian có từ trường đều \(\overrightarrow B \) với vận tốc ban đầu \(\overrightarrow {{v_0}} \) vuông góc với cảm ứng từ

=> \(\alpha  = {90^0} \Rightarrow \sin \alpha  = 1\)

=> Lực Lo-ren-xơ tác dụng lên electron đóng vai trò là lực hướng tâm: \(f = {F_{ht}} = m\dfrac{{{v^2}}}{R}\)

Ta suy ra:

\(\begin{array}{l}\left| q \right|vB = m\dfrac{{{v^2}}}{R}\\ \Rightarrow R = \dfrac{{mv}}{{\left| q \right|B}}\end{array}\)

=> Khi tăng B lên 2 lần thì bán kính R giảm 2 lần

Ta có: proton chuyển động theo phương song song với đường sức từ => lực lorenxơ  $f = 0$

=> Hạt proton không chịu tác dụng của lực lorenxơ => vận tốc và hướng chuyển động của proton không thay đổi

Khi lực Lorenxơ tác dụng lên một điện tích q chuyển động tròn trong từ trường, lực này luôn hướng về tâm của quỹ đạo.

* Quy tắc bàn tay trái: Đặt bàn tay trái sao cho cảm ứng từ \(\overrightarrow B \) xuyên vào lòng bàn tay. Chiều từ cổ tay đến các ngón tay là chiều của \(\overrightarrow v \). Chiều của  cùng chiều với ngón cái choãi ra 90⁰ nếu q > 0 và ngược chiều với ngón cái choãi ra 90⁰ nếu q < 0.

A, B, D - đúng

C - sai vì:  Khi \(\overrightarrow v {\rm{//}}\overrightarrow B \): electron không chịu tác dụng của lực lorenxơ =>  quỹ đạo là một đường thẳng

Đưa một nam châm mạnh lại gần ống phóng điện tử của máy thu hình thì hình ảnh trên màn hình bị nhiễu vì từ trường của nam châm làm lệch đường đi của các electron trong đèn hình

Lực Lorenxơ   do từ trường có cảm ứng từ \(\overrightarrow B \) tác dụng lên một hạt điện tích q chuyển động với vận tốc \(\overrightarrow v \) có: Phương: Vuông góc với \(\overrightarrow v \) và \(\overrightarrow B \)

=> B - sai

* Quy tắc bàn tay trái: Đặt bàn tay trái sao cho cảm ứng từ \(\overrightarrow B \) xuyên vào lòng bàn tay. Chiều từ cổ tay đến các ngón tay là chiều của \(\overrightarrow v \). Chiều của \(f\) cùng chiều với ngón cái choãi ra 90⁰ nếu q > 0 và ngược chiều với ngón cái choãi ra 90⁰ nếu q < 0.

D- vận tốc // cảm ứng từ => Lực lorenxơ bằng 0.

* Quy tắc bàn tay trái: Đặt bàn tay trái sao cho cảm ứng từ \(\overrightarrow B \) xuyên vào lòng bàn tay. Chiều từ cổ tay đến các ngón tay là chiều của \(\overrightarrow v \). Chiều của \(f\) cùng chiều với ngón cái choãi ra 90⁰ nếu q > 0 và ngược chiều với ngón cái choãi ra 90⁰ nếu q < 0.

* Quy tắc bàn tay trái: Đặt bàn tay trái sao cho cảm ứng từ \(\overrightarrow B \) xuyên vào lòng bàn tay. Chiều từ cổ tay đến các ngón tay là chiều của \(\overrightarrow v \). Chiều của \(f\) cùng chiều với ngón cái choãi ra 90⁰ nếu q > 0 và ngược chiều với ngón cái choãi ra 90⁰ nếu q < 0.

- Đáp án A, C, D sai

- Đáp án B đúng: đường sức từ hướng từ N -> S. Áp dụng quy tắc bàn tay trái thấy ngón cái hướng từ trong ra ngoài. Mà e < 0 => lực F hướng từ ngoài vào trong.

* Quy tắc bàn tay trái: Đặt bàn tay trái sao cho cảm ứng từ \(\overrightarrow B \) xuyên vào lòng bàn tay. Chiều từ cổ tay đến các ngón tay là chiều của \(\overrightarrow v \). Chiều của \(f\) cùng chiều với ngón cái choãi ra 90⁰ nếu q > 0 và ngược chiều với ngón cái choãi ra 90⁰ nếu q < 0.

* Quy tắc bàn tay trái: Đặt bàn tay trái sao cho cảm ứng từ \(\overrightarrow B \) xuyên vào lòng bàn tay. Chiều từ cổ tay đến các ngón tay là chiều của \(\overrightarrow v \). Chiều của \(f\) cùng chiều với ngón cái choãi ra 90⁰ nếu q > 0 và ngược chiều với ngón cái choãi ra 90⁰ nếu q < 0.

Ta có:

+ Điện tích của proton là \(q = 1,{6.10^{ - 19}}C\)

+ Lực Lo-ren-xơ tác dụng lên hạt proton là: \(f = qvB\sin \alpha  = 1,{6.10^{ - 19}}{.3.10^7}.1,5.\sin {30^0} = 3,{6.10^{ - 12}}N\)

Lực Lorenxo tác dụng lên điện tích đó là:

\({f_L} = qvB\sin \alpha  = 3,{2.10^{ - 19}}{.10^6}.0,5.\sin {90^0} = 1,{6.10^{ - 13}}\,\,\left( N \right)\)

Proton chuyển động thẳng đều trong miền có cả từ trường đều và điện trường đều nên:

\(\overrightarrow {{F_d}}  + \overrightarrow {{F_L}}  = \overrightarrow 0  \Leftrightarrow \overrightarrow {{F_d}}  =  - \overrightarrow {{F_L}} \)

Lực điện: \(\overrightarrow {{F_d}}  = q\overrightarrow E \) có hướng từ trong ra ngoài nên lực Lorenxo có hướng từ ngoài vào trong.

Áp dụng quy tắc bàn tay trái xác định được chiều của \(\overrightarrow B \) hướng từ trên xuống.

Với độ lớn:

\(\begin{array}{l}{F_d} = {F_L} \Leftrightarrow qE = qB.v.\sin \alpha \\ \Rightarrow B = \dfrac{E}{{v.\sin \alpha }} = \dfrac{{8000}}{{{{2.10}^6}.\sin 90}} = 0,004T\end{array}\)

Ta có: \(R = \frac{{mv}}{{\left| {{q_0}} \right|B}} \Rightarrow B = \frac{{mv}}{{\left| {{q_0}} \right|.R}} = \frac{{9,{{1.10}^{ - 31}}{{.10}^7}}}{{1,{{6.10}^{ - 19}}{{.20.10}^{ - 3}}}} = 2,{84.10^{ - 3}}T = 2,84mT\)

Cách giải:

Proton chuyển động tròn trong từ trường → lực Lorenxo đóng vai trò là lực hướng tâm. Ta có

 \(qvB = \frac{{m{v^2}}}{R} \Rightarrow v = \frac{{qBR}}{m}\)

Ta tính được tốc độ góc  \(\omega  = \frac{v}{R} = \frac{{qB}}{m}\)

Do đó, chu kì chuyển động của proton là  \(T = \frac{{2\pi }}{\omega } = \frac{{2\pi m}}{{qB}} = \frac{{2\pi .1,{{67.10}^{ - 27}}}}{{1,{{6.10}^{ - 19}}{{.10}^{ - 2}}}} = 6,{56.10^{ - 6}}s\)