כוח לורנץ

כוח לורנץ הוא הכוח שפועל על מטען חשמלי (q) כשהוא נמצא בשדה חשמלי (E) ובשדה מגנטי (B). בנוסחה במערכת SI: \vec{F} = q(\vec{E} + \vec{v} \times \vec{B}), כאשר \vec{v} היא מהירות החלקיק. ההסבר המעשי: החלקיק יכול להאיץ, לשנות כיוון או להתחיל לנוע בעקבות הכוחות האלה.

העובדה שכוח לורנץ תלוי במהירות החלקיק יצרה קונפליקטים עם מכניקה קלאסית. קונפליקטים אלה הובילו לפיתוח טרנספורמציות לורנץ על ידי הנדריק לורנץ, והובהרו במסגרת תורת היחסות הפרטית של איינשטיין.

ביחידות CGS הנוסחה נראית כך: \vec{F} = q(\vec{E} + \vec{v}/c \times \vec{B}), כאשר c מהירות האור. צורה זו מדגישה שהשדה המגנטי קשור בתורת היחסות ושב־CGS הממדים של B דומים לאלה של E.


כיוון הכוח המגנטי ניצב למישור שמכיל את וקטור המהירות וקטור השדה המגנטי. כלל יד ימין מסייע לקבוע את הכיוון: הבוהן מצביעת בכיוון המהירות, האצבע בכיוון השדה, והאמה מצביעה בכיוון הכוח עבור מטען חיובי. עבור מטען שלילי הכוח ניצב בכיוון ההפוך.


כשהשדה החשמלי והמגנטי מקבילים, התנועה היא שילוב של תנועה מעגלית במישור ניצב והשוואת תנועה ישירה לאורך הכיוון המקביל לשדות. דוגמה מעשית היא בציקלטרונים (מכשירי האצה): החלקיק מבצע תנועה ספירלית, סיבוב במישור ורכיב מהיר לאורך הציר, כאשר רדיוס המעגל בניצב קשור ליחס m v_0/(q B).

כוח לורנץ דוחף חלקיקים טעונים כשיש שדה חשמלי ושדה מגנטי. שדה חשמלי הוא אזור שסובב מטענים ושדה מגנטי הוא אזור שסובב מגנטים או זרמים.

הכוח תלוי במהירות Part של החלקיק. זה אומר שככל שהחלקיק נע מהר יותר, הכוח יכול להשתנות.


כדי לדעת לאן הכוח פועל משתמשים בכלל יד ימין: הבוהן = כיוון התנועה, האצבע = כיוון השדה, והאמצע = כיוון הכוח. אם המטען שלילי, הכוח יהיה בכיוון ההפוך.


אם השדה החשמלי והמגנטי פונים לאותו כיוון, החלקיק מסובב כמו על גלגל ומתגלגל קדימה. כך נוצרת תנועה בצורת ספירלה. זה קורה במכונות שמאיצות חלקיקים, כמו ציקלטרון.