Номер 3, страница 159 - гдз по физике 9 класс учебник Изергин

Глава V. Физика атома и атомного ядра. Параграф 32. Естественная радиоактивность - номер 3, страница 159.

Условие.

3. Какую силу называют силой Лоренца?

Решение.

3. Силой Лоренца называют силу, с которой электромагнитное поле действует на точечную заряженную частицу. Эта сила является векторной суммой двух сил: электрической, действующей со стороны электрического поля, и магнитной, действующей со стороны магнитного поля.

Формула для силы Лоренца в векторном виде выглядит следующим образом:
$\vec{F_Л} = q(\vec{E} + [\vec{v} \times \vec{B}])$

В этой формуле:
$\vec{F_Л}$ — это сила Лоренца, действующая на частицу (в ньютонах, Н);
$\text{q}$ — электрический заряд частицы (в кулонах, Кл);
$\vec{E}$ — вектор напряжённости электрического поля в точке нахождения частицы (в вольтах на метр, В/м);
$\vec{v}$ — вектор скорости частицы относительно магнитного поля (в метрах в секунду, м/с);
$\vec{B}$ — вектор магнитной индукции (в теслах, Тл);
$[\vec{v} \times \vec{B}]$ — это векторное произведение скорости частицы и магнитной индукции.

Силу Лоренца можно представить как сумму двух компонент:
1. Электрическая составляющая: $\vec{F_э} = q\vec{E}$. Эта сила направлена по вектору $\vec{E}$ для положительного заряда и против него для отрицательного.
2. Магнитная составляющая: $\vec{F_м} = q[\vec{v} \times \vec{B}]$. Эта сила возникает только тогда, когда заряженная частица движется ($v \neq 0$) в магнитном поле. Она всегда перпендикулярна и вектору скорости $\vec{v}$, и вектору магнитной индукции $\vec{B}$.

Модуль магнитной составляющей силы Лоренца определяется по формуле:
$F_м = |q|vB\sin\alpha$,
где $\alpha$ — это угол между векторами скорости $\vec{v}$ и магнитной индукции $\vec{B}$.

Направление магнитной составляющей силы Лоренца определяется по правилу левой руки: если расположить левую руку так, чтобы вектор магнитной индукции $\vec{B}$ входил в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по движению положительно заряженной частицы (или против движения отрицательно заряженной), то отогнутый на 90° большой палец укажет направление силы Лоренца.

Важным свойством магнитной составляющей силы Лоренца является то, что она не совершает работы над частицей, так как всегда перпендикулярна ее скорости. Это означает, что магнитное поле может изменять только направление движения заряженной частицы, но не её скорость и кинетическую энергию.

Ответ: Сила Лоренца — это сила, действующая на движущуюся в электромагнитном поле заряженную частицу. Она равна векторной сумме силы, действующей со стороны электрического поля ($\vec{F_э} = q\vec{E}$), и силы, действующей со стороны магнитного поля ($\vec{F_м} = q[\vec{v} \times \vec{B}]$).