☰ Mundarija · Fizika

Lorens kuchi

Darslar 6 · 1 ta dars · N. Sh. Turdiyev, K. A. Tursunmetov, A. G. Ganiyev, K. T. Suyarov, J. E. Usarov, A. K. Avliyoqulov. Fizika 11-sinf, 1-nashr. «Niso Poligraf» nashriyoti, Toshkent, 2018
6

Bir jinsli magnit maydonida zaryadli zarraning harakati. Lorens kuchi

Darslik: 17–23-betlar
MaqsadLorens kuchi F = |q|·υ·B·sinα ni, zaryadli zarra aylana radiusi R = mυ/(|q|B) va aylanish davri T = 2πm/(|q|B) ni hisoblash, mass-spektrometr tamoyilini bilish.
Yangi so‘zlar
Lorens kuchi · Lorentz forceaylanish radiusi · radius of the circular pathaylanish davri · period of revolutionmass-spektrometr · mass spectrometer
Tushuntirish

Magnit maydonda harakatlanayotgan zaryadli zarraga Lorens kuchi ta’sir qiladi: F = |q|·υ·B·sinα, bunda α — tezlik va B vektorlari orasidagi burchak. Uning yo‘nalishi musbat zaryad uchun chap qo‘l qoidasi bilan topiladi (manfiy zaryadda teskari tomonga). Zarra maydon chiziqlari bo‘ylab uchsa (α = 0° yoki 180°), kuch nolga teng; chiziqlarga tik kirsa (α = 90°) kuch eng katta. Lorens kuchi tezlikka tik bo‘lgani uchun ish bajarmaydi, zarraning tezligi va kinetik energiyasi o‘zgarmaydi, faqat yo‘nalishi o‘zgaradi. Tik kirgan zarra radiusi R = mυ/(|q|B) bo‘lgan aylana bo‘ylab tekis harakatlanadi (markazga intilma kuch vazifasini Lorens kuchi bajaradi), davri T = 2πm/(|q|B) tezlikka bog‘liq emas. Shu tamoyil mass-spektrometrda zarralarni massasi bo‘yicha ajratish uchun qo‘llaniladi: bir xil tezlik va zaryaddagi zarralardan og‘irrog‘i kattaroq aylana chizadi.

Namunalar
Proton (m = 1,67·10⁻²⁷ kg, q = 1,6·10⁻¹⁹ C) B = 0,1 T maydonga tik, υ = 2·10⁶ m/s bilan kirdi. F = qυB = 1,6·10⁻¹⁹·2·10⁶·0,1 = 3,2·10⁻¹⁴ N; R = mυ/(qB) = 1,67·10⁻²⁷·2·10⁶/(1,6·10⁻¹⁹·0,1) ≈ 0,21 m.
Elektron (m = 9,1·10⁻³¹ kg) B = 1 mT maydonda aylanadi. T = 2πm/(eB) = 2·3,14·9,1·10⁻³¹/(1,6·10⁻¹⁹·10⁻³) ≈ 3,6·10⁻⁸ s ≈ 36 ns; tezligi 2 marta ortsa ham davr shunday qoladi, radius esa 2 marta ortadi.
Sinfda faoliyat

Daftarda: magnit maydon sahifaga kirayotgan holatda musbat va manfiy zarralarning trayektoriyasini chizing (aylana qaysi tomonga buriladi?). Ayni qoidani eski elektron-nur trubkali televizordagi elektron dastasi misolida tushuntiring. Kuchli magnitlarni elektron asboblar va kartalardan uzoqroq tuting.

Mashq
1
Zarra magnit maydon chiziqlari bo‘ylab uchsa, unga Lorens kuchi ta’sir qiladimi?
2
q = 3,2·10⁻¹⁹ C, υ = 5·10⁵ m/s, B = 0,4 T, α = 90°. Kuch necha ·10⁻¹⁵ N?
3
Elektron υ = 1,76·10⁷ m/s bilan B = 1 mT maydonga tik kirdi (e/m = 1,76·10¹¹ C/kg). Aylana radiusi necha cm?
4
Nima uchun Lorens kuchi zarraning tezligini o‘zgartirmaydi, faqat yo‘nalishini o‘zgartiradi?