تأثير قوة لورينتز على جسيمات مشحونة متحركة مروان التميمي

الجسيمات المشحونة المستخدمة في الفيزياء هي إلكترونات أو بروتونات أو جسيمات أولية أخرى مشحونة ، مثل جسيمات ألفا تتحرك في الفراغ أو أيضا أيونات في محلول .

نظرا لأن اتجاه قوة لورنتز تعتمد على اشارة الشحنة فهي تكون متعاكسة بحسب نوع الشحنة ، باعتبار أن اتجاه الشحنات الأولي واحد . ويمكن ان يحدث ذلك لأيونات موجبة في سائل معرضة لمجال مغناطيسي خارجي (أنظر الصورة ، المجال المغناطيسي خارجا من الصفحة ومجال كهربائي بين جدار الوعاء والمركز ). ^[1] .

وتبلغ قوة لورنتز (الشق المغناطيسي) :

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

أو:

حيث [ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة] هي الزاوية بين اتجاه حركة q واتجاه المجال المغناطيسي ، أو كثافة التدفق المعناطيسي [ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة].

وإذا كانت حركة الجسيمات المشحونة عمودية على خطوط المجال المغناطيسي ، فيكون جيب الزاوي [ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة] ، وتصبح المعادلة في صورتها المبسطة :

توضيح[عدل]

بعض الكتب القديمة تفرق بين "قوة لورنتز" ^[2] [ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة] و قوة كولوم [ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة] فالأولى هي قوة تأثير "مجال مغناطيسي " على جسيمات مشحونة متحركة ، وقوة كولوم فهي تأثير " مجال كهربائي" على جسيمات مشحونة متحركة . أما الكتب الحديثة فهي تميل إلى وصف القوة بمركبتين : "مركبة مغناطيسية" [ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة] و "مركبة كهربائية " [ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة] لقوة لورنتز ، أي ترى قوة لورنتز على أنها محصلة [ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة].

تعريف عام[عدل]

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

قوة لورنتز على جسيمات سالبة الشحنة (يسار) وعلى جسيمات موجبة الشحنة (يمين) .(المجال المغناطيسي ممثل بأسهم من أعلى إلى أسفل ).

إذا تحركت شحنة كهربائية [ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة] بسرعة [ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة] في مجال كهرومغناطيسي تحتسب القوة الكلية (قوة لورنتز) المؤثرة على الشحنة كمحصلة مركبنين كالآتي:

حيث:

و [ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة] المركبتان الكهربائية والمغناطيسية : [ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة] لتأثير شدة المجال الكهربائي ، و [ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة] لتأثير كثافة التدفق المغناطيسي،والعلامة [ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة] هي علامة جداء اتجاهي للمتجهات المشتركة .

في حالة عدم وجود مجال كهربائي ([ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]) نعتبر الحالتين الآتيتين:

حيث أن القوة [ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة] تكون عمودية على كلا من [ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة] و [ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة] وحاصل ضرب الجداء الثلاثي [ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة] يكون مساويا للصفر - بحسب التعريف - ويصبح الانحراف الجسيم [ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة] الناشيء عن المجال المغناطيسي :

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

وبعكس انحراف الجسيم عندما يكون تحت تأثير مجال كهربائي فلا ينتج شغل ، بمعنى أن طاقة الحركة لجسيم مشحون يتحرك في مجال مغناطيسي "ثابت" لا تتغير ، وبالتالي فإن سرعة الجسيم في مسارها الذي أصبح منحنيا لا تتغير . (ملحوظة هذا غير التسريع الذي يتعرض له الإلكترون في البيتاترون حيث يكون المجال المغناطيسي فيه متغير ).

إذا كانت حركة الجسيم المشحون في اتجاه خطوط المجال المغناطيسي (المتجهين [ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة] و [ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة] متوازيان أو متضادان ) , تصبح [ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة] مساوية 0 . أي أنه إذا كانت حركة الجسيم ذو الشحنة [ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة] موازية للمجال المغناطيسي أو في عكس اتجاهه فإن الجسيم لا ينحرف عن مسارة المستقيم .

تعطي قوة لورنتز الناتجة عن المركبة المغناطيسية بالمعادلة :

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]

وبالتالي تكون قوة كولوم الناتجة من مجال كهربائي يؤثر على جسيم مشحون متحرك :

» تأثير قوة لورينتز على جسيمات مشحونة متحركة مروان التميمي
» تأثير قوة لورينتز على جسيمات مشحونة متحركة مروان التميمي
» تأثير قوة لورينتز على جسيمات مشحونة متحركة مروان التميمي
» ذرة مروان التميمي
» ذرة مروان التميمي