Lực lo-ren-xơ là gì? Công thức tính lực lo-ren-xơ và bài tập có lời giải chi tiết từ A -Z

Vật lực Lorenxơ xuất hiện khi nào? lực Lorenxơ có phải là lực tác dụng giữa từ trường và các hạt tích điện? lực Lorenxơ tác dụng lên electron hay 1 điện tích q như thế nào? chúng ta cùng tìm hiểu chi tiết qua bài viết dưới đây.

Tham khảo thêm:

Nội Dung

Lực lo-ren-xơ là gì?

Lực Lorentz là lực tổng hợp của lực điện và lực từ tác dụng lên một điện tích điểm chuyển động trong trường điện từ. Định luật phát biểu rằng nếu hạt có điện tích q chuyển động với vận tốc v trong điện trường E và từ trường B thì nó sẽ chịu lực tác dụng lên nó

Định nghĩa lực Lo-Ren-Xơ

Mọi hạt điện tích chuyển động trong một từ trường, đều chịu tác dụng của một lực từ, lực từ này gọi là lực lo-ren-xơ (Lorentz).

Xác định lực Lo-ren-xơ

Lực Lo-ren-xơ do từ trường có cảm ứng từ B tác dụng lên một hạt điện tích q₀ chuyển động với vận tốc v:

Có phương vuông góc với v và B .
Có chiều tuân theo quy tắc bàn tay trái:

Để bàn tay trái mở rộng sao cho từ trường hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón giữa là chiều của v khi q₀ > 0 và ngược chiều v khi q₀ < 0. Lúc đó chiều của lực Lo-ren-xơ là chiều ngón cái choãi ra.

Có độ lớn: f = |q₀|vBsinα với α là góc tạo bởi v và B .

Chuyển động của hạt điện tích trong từ trường đều

Khi hạt điện tích q₀ khối lượng m bay vào trong từ trường với vận tốc v mà chỉ chịu tác dụng của lực Lo-ren-xơ f thì f luôn luôn vuông góc với v nên f không sinh công, động năng của hạt được bảo toàn nghĩa là độ lớn vận tốc của hạt không đổi, chuyển động của hạt là chuyển động đều.

Chuyển động của hạt điện tích trong từ trường đều

Chuyển động của hạt điện tích là chuyển động phẳng trong mặt phẳng vuông góc với từ trường.

Trong mặt phẳng đó, lực Lo-ren-xơ f luôn vuông góc với vận tốc v , nghĩa là đóng vai trò lực hướng tâm:

Với R là bán kính cong của quỹ đạo.

⇒ Quỹ đạo của một hạt điện tích trong một từ trường đều, với điều kiện vận tốc ban đầu vuông góc với từ trường là một đường tròn nằm trong mặt phẳng vuông góc với từ trường, có bán kính:

Các dạng bài tập thường gặp ở lực lo-ren-xơ

Câu 1: Một e bay với vận tốc v = 1,8.10⁶ m/s vào trong từ trường đều B = 0,25 T theo hướng hợp với B một góc 60°. Giá trị của bước δ là

Giải:

Câu 2: Một e bay với vận tốc v = 2,4.10⁶ m/s vào trong từ trường đều B = 1 T theo hướng hợp với B một góc 60°. Bán kính quỹ đạo chuyển động là

Giải:

Ta có:

Câu 3: Máy gia tốc cyclotron bán kính 50 cm hoạt động ở tần số 15 MHz; U_max = 1,2 kV. Dùng máy gia tốc hat proton (mp = 1,67.10^-27 kg). Số vòng quay trong máy của hạt có động năng cực đại là

Giải:

Câu 4: Một hạt có điện tích 3,2.10^-19 C khối lượng 6,67.10^-27 kg được tăng tốc bởi hiệu điện thế U = 1000V. Sau khi tăng tốc hạt này bay vào trong từ trường điều có B = 2T theo phương vuông góc với các đường sức từ. Tính lực Lorentz tác dụng lên hạt đó.

Giải:

Câu 5: Hai điện tích có điện tích và khối lượng giống nhau bay vuông với các đường sức từ vào một từ trường đều. Bỏ qua độ lớn của trọng lực. Điện tích 1 bay với vận tốc 1000 m/s thì có bán kính quỹ đạo 20 cm. Điện tích 2 bay với vận tốc 1200 m/s thì có bán kính quỹ đạo là

Giải:

Câu 6: Hai hạt có điện tích lần lượt là q₁ = -4q₂ , bay vào từ trường với cùng tốc độ theo phương vuông góc với đường sức từ, thì thấy rằng bán kính quỹ đạo của hai hạt tương ứng là R₁ = 2R₂. So sánh khối lượng m₁, m₂ tương ứng của hai hạt?

Giải:

Ta có bán kính quỹ đạo

⇒ m₁ = 8m₂

Câu 7: Một electron (m = 9,1.10^-31 kg, q = -1,6.10^-19 C) bay với vận tốc v = 2.10⁶m/s vào từ trường đều. electron bay vuông góc với từ trường. Bán kính quỹ đạo của chuyển động của electron là 62,5cm. Độ lớn cảm ứng từ là

Giải: