13. Гучномовець.

Дія магнітного поля на провідник зі струмом ви­користовується у будові гучномовців (приладів для збудження звуко­вих хвиль під дією змінного електричного струму, що змінюється зі звуковою частотою). В електродинамічному гучномовці (динаміці) ви­користовується дія магнітного поля постійного магніту на змінний струм у рухомій котушці.

Першокласні гучномовці відтворюють без значних спотворень звукові коливання в діапазоні 40—15 000 Гц. Але такі пристрої дуже складні. Тому частіше застосовують системи з декількох гучномовців, кожний із яких відтворює звук у певному невеликому інтервалі частот.

Сила, яка діє на рухому заряджену частинку. З таблиці аналогій між електричними й магнітними взаємодіями витікає, що Звідки випливає:

З іншого боку, якщо провідник зі струмом помістити в магнітне поле, то на нього діятиме сила Ампера

Сила струму в провіднику пов'язана із зарядом частинок , кон­центрацією заряджених частинок і швидкістю їх напрямленого руху формулою

Тоді , де — число заряджених частинок в даному об'ємі провідника V. Отже, на кожний рухомий заряд з боку магнітного поля діє сила . Сила, яка діє на рухому заряджену частинку з боку магнітного поля, називається силою Лоренца:

Якщо перпендикулярна , то . Якщо або паралельна , то , тобто якщо заряджена частинка рухається вздовж лінії індукції, то сила Ло­ренца на неї не діє.

Напрям сили Лоренца визначається за допомогою правила лівої руки: якщо витягнуті пальці лівої руки розташувати у напрямі руху позитив­ного заряду так, щоб складова магнітної індукції В , перпендикулярна до напряму швидкості заряду, входила в долоню, то відігнутий на 90° великий палець укаже напрям сили Лоренца, яка діє на заряд.

Для визначення напряму сили Лоренца, що діє на негативний заряд, який рухається, треба чотири витягнуті пальці лівої руки направити проти руху цього заряду.

14. Узагальнена сила Лоренца.

Як відомо, на електричний заряд діє не тільки магнітне, але й електричне поле. Отже, якщо електричний заряд рухається в електромагнітному полі, то сила, яка на нього діє, може бути представлена як векторна сила електричної та магнітної скла­дових:

Даний вираз називається узагальненою силою Лоренца.

15. Робота сили Лоренца.

Нам відомо, що робота сили

де s — переміщення частинки, здійснене під дією сили F, а - кут між напрямами сили й переміщення. Оскільки сила Лоренца перпен­дикулярна до напряму швидкості руху частинки то cos a =0 і робота сили Лоренца дорівнює нулю.

Відомо, що коли швидкість матеріальної точки пер­пендикулярна до напряму сили, що на неї діє, то ця точка рухається по колу. Значить, електричний заряд у магнітному полі буде рухатися по колу. Слід наголосити, що магнітна сила при цьому є доцентровою. Таким чином, хоча магнітне поле й діє на частинку з деякою силою, але воно змінює тільки напрям руху частинки й не змінює її кінетичної енергії.

16. Рух зарядженої частинки в маг­нітному полі.

Рух зарядженої частинки при перпендикулярна .

Сила Лоренца має максималь­не значення, якщо частинка рухається в площині, перпендикулярній до ліній магнітної індукції ( ). З курсу механіки відомо, що коли сила Лоренцо перпендикулярна швидкості, то вона надає тілу доцентрового прискорення і викликає рух тіла по колу радіусом R.

Радіус цього кола можна обчислити, використовуючи другий закон Ньютона

, звідки радіус кола

Сила Лоренца роботи не виконує, тому кінетична енергія зарядже­ної частинки, що потрапила в однорідне магнітне поле, не змінюється. Рухаючись по колу зі швидкістю , заряджена частинка зробить один повний оберт протягом часу:

період оберту зарядженої частинки Т по колу не залежить від швидкості, з якою частинка потрапляє в магнітне поле.

Фізичний зміст цієї особливості полягає в тому, що швидші частин­ки рухаються по колу більшого радіуса.

Рух зарядженої частинки при паралельна .

Коли частинка влітає в магніт­не поле зі швидкістю, напрямленою уздовж вектора магнітної індукції В , то кут а = 0 . При цьому F_л = 0 , тобто магнітне поле не чинить силової дії на частинку, напрям швидкості якої збігається з напрямом вектора В .

Загальний випадок руху зарядженої частинки в однорідному маг­нітному полі.

Одним із складових рухів у даному випадку є рівномірний рух уз­довж поля В зі швидкістю , а другим — рух по колу в пло­щині, перпендикулярній до поля. Значення поперечної складової швид­кості дорівнює

Радіус кола добувається із співвідношення:

звідки

Таким чином, частинка, одночасно беручи участь у двох рухах (рівно­мірному уздовж поля й по колу в поперечній площині), рухається по спіралі. Радіус спіралі вже знайдений. Знайдемо тепер крок спіралі — відстань по осі спіралі, на яку частинка переміщається за один оберт: