Vật lí 11

Lực Lorenxo – Lý thuyết về lực Lorenxo và các bài tập áp dụng

Trong bài này, HocThatGioi sẽ chia sẻ cho các bạn về Lực Lorenxo – Lý thuyết về lực Lorenxo và các bài tập áp dụng. Bài viết này sẽ cung cấp cho ta những lý thuyết cơ bản về lực Lorenxo giúp ta hiểu rõ hơn về lực này và cũng sẽ có những câu hỏi trắc nghiệm giúp ta rèn luyện thêm lý thuyết ở bài này nhé!

1. Lực Lorenxo là gì?

Sau đây ta sẽ đi vào định nghĩa lực Lorenxo để tìm hiểu xem lực Lorenxo là gì?

1.1 Định nghĩa lực Lorenxo

Ta biết rằng dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electron. Khi dây dẫn có dòng điện được đặt trong một từ trường, người ta giải thích lực từ tác dụng lên dây dẫn chính là tổng hợp các lực do từ trường tác dụng lên các electron chuyển động tạo thành dòng điện.

Tổng quát: Mọi hạt điện tích chuyển động trong một từ trường, đều chịu tác dụng của lực từ. Lực từ này được gọi là lực Lorenxo (Lorentz).

Thí nghiệm chứng minh:

Khi đặt một nam châm lại gần một máy thu hình đang hoạt động thì lực Lorenxo tác dụng lên chùm electron đang rọi vào màn hình làm lệch quỹ đạo của dòng electron. Do đó hình ảnh trên màn hình bị nhiễu loạn

1.2 Xác định lực Lorenxo

Lực Lorenxo - Lý thuyết về lực Lorenxo và các bài tập áp dụng 4

Lực Lorenxo \vec{F} do từ trường có cảm ứng từ \vec{B}  tác dụng lên một hạt điện tích q_0 chuyển động với vận tốc \vec{v} có:

  • Phương: vuông góc với \vec{v}\vec{B}
  • Chiều: được xác định theo quy tắc bàn tay trái
  • Độ lớn: được xác định theo công thức
Công thức lực Lorenxo
F=\left | q_0\right |.B.v.sin \alpha
Trong đó:
F là độ lớn lực Lorenxo
q_0 là điện tích của hạt
B là cảm ứng từ
v là tốc độ của hạt
\alpha là góc tạo bởi \vec{v}\vec{B}

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 \vec{v}  khi q_0>0 và ngược chiều \vec{v}  khi q_0<0 . Lúc đó chiều của lực Lorenxo là chiều ngón cái choãi ra.

Lực Lorenxo - Lý thuyết về lực Lorenxo và các bài tập áp dụng 5
Minh họa quy tắc bàn tay trái

2. Chuyển động của hạt điện tích trong từ trường đều

2.1 Chú ý quan trọng

Khi hạt điện tích q_0 khối lượng m bay vào trong từ trường với vận tốc \vec{v} mà chỉ chịu tác dụng của lực Lorenxo \vec{F}  thì  \vec{F}  luôn luôn vuông góc với \vec{v} nên \vec{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.

2.2 Chuyển động của hạt điện tích trong từ trường đều

Lực Lorenxo - Lý thuyết về lực Lorenxo và các bài tập áp dụng 6

Bây giờ ta hãy khảo sát chuyển động của một hạt điện tích q_0  khối lượng m trong một từ trường đều \vec{F} với giả thiết là vận tốc của hạt vuông góc với từ trường. Giả thiết hạt chịu tác dụng duy nhất của từ trường, phương trình chuyển động của hạt được viết: 

\vec{F}=m. \vec{a}

Kết quả cho thấy tọa độ của vận tốc \vec{v} theo phương z không thay đổi. Vì lúc đầu (t=0 ): v_z =0 (vận tốc đầu vuông góc với \vec{B} ) nên ta luôn có v_z =0 , nghĩa là vecto vận tốc \vec{v} luôn nằm trong mặt phẳng Oxy : Chuyển động của hạt điện tích là chuyển động phẳng trong mặt phẳng vuông góc với từ trường.

Trong mặt phẳng đó, lực Lorenxo luôn vuông góc với vận tốc \vec{v}, nghĩa là đóng vai trò lực hướng tâm:

Lực Lorenxo
F=\frac{mv^2}{R}=\left | q_0\right |.B.v
Trong đó:
R là bán kính cong của quỹ đạo.
m là khối lượng của điện tích chuyển động.

3. Các câu hỏi bài tập lực Lorenxo

Sau đây là những bài tập trắc nghiệm hay gặp về lực Lorenxo

Câu 1: Phương của lực Lorenxo
Câu 2: Chọn câu sai
Câu 3: Chọn câu sai:
Câu 4: Lực Lorenxo tác dụng lên một điện tích q chuyển động tròn trong từ trường
Câu 5: Một electron bay vào một từ trường đều có cảm ứng từ B với vận tốc v. Khi góc hợp bởi \vec{v}\vec{B} bằng \alpha, quỹ đạo chuyển động của electron có dạng

Cảm ơn các bạn đã theo dõi bài viết của HocThatGioi về Lực Lorenxo – Lý thuyết về lực Lorenxo và các bài tập áp dụng. Nếu các bạn thấy hay và bổ ích, hãy chia sẻ cho bạn bè của mình để cùng nhau học thật giỏi nhá. Đừng quên để lại 1 like, 1 cmt để tạo động lực cho HocThatGioi và giúp HocThatGioi ngày càng phát triển hơn nhé! Chúc các bạn học thật tốt!

Bài viết khác liên quan đến Từ trường
Back to top button
Close