Lorentz Kuvveti Nedir?
Lorentz kuvveti, yüklü bir parçacığın maruz kaldığı toplam elektromanyetik kuvvettir. Bir yükün elektrik alan içinde bulunduğu her durumda etki eden elektrik kuvvetiyle, yalnızca manyetik alanı kesen hareketli yüke etki eden manyetik kuvvetin bileşkesinden oluşur. Bu hesaplama aracı, elektrik kuvveti ile manyetik kuvvetin aynı doğrultuda olduğu yaygın durum için kullanışlı ve sadeleştirilmiş bir biçim olan \(F = q(E + vB\cdot\sin\theta)\) formülüyle skaler büyüklüğü hesaplar.
Hesaplama Aracı Nasıl Kullanılır?
Yük q'yu coulomb cinsinden (elektron veya anyon için negatif değer kullanın), elektrik alan şiddeti E'yi volt/metre cinsinden, parçacığın hızı v'yi metre/saniye cinsinden, manyetik akı yoğunluğu B'yi tesla cinsinden ve hız ile manyetik alan arasındaki θ açısını derece cinsinden girin. Araç, toplam kuvveti newton cinsinden verirken bunu oluşturan elektrik (qE) ve manyetik (qvB·sinθ) bileşenlerini de ayrı ayrı gösterir.
Formülün Açıklaması
Tam vektörel yasa şu şekildedir: $$F = q(E + v \times B)$$. Manyetik vektörel çarpımın büyüklüğü \(vB\cdot\sin\theta\) olup burada \(\theta\), \(v\) ile \(B\) arasındaki açıdır; bu değer \(\theta = 90°\)'de en büyük değerine ulaşır ve parçacık alana paralel hareket ettiğinde (\(\theta = 0°\)) sıfır olur. Elektrik bileşeni \(qE\) eklendiğinde bileşke büyüklük $$F = q(E + vB\cdot\sin\theta)$$ elde edilir.
Çözümlü Örnek
\(q = 2\,\text{C}\)'lik bir yük, elektrik alan olmadan (\(E = 0\)), \(B = 0{,}5\,\text{T}\)'lik bir manyetik alan içinde \(\theta = 90°\) açıyla \(v = 100\,\text{m/s}\) hızla hareket etsin. Bu durumda $$vB\cdot\sin\theta = 100 \times 0{,}5 \times \sin 90° = 50$$ olur, dolayısıyla $$F = 2 \times (0 + 50) = \mathbf{100\,\text{N}}.$$
Sıkça Sorulan Sorular
Açı neden önemlidir? Yalnızca hızın B'ye dik olan bileşeni manyetik kuvvet üretir; \(\sin\theta\) çarpanı bunu yansıtır ve hareket alana paralel olduğunda sıfırlanır.
Yüküm negatifse ne olur? Negatif değeri olduğu gibi girin; çıkan kuvvetin işareti, varsayılan pozitif yöne göre yönü gösterir.
Elektrik alanı yok sayabilir miyim? Evet, hareketli bir yüke etki eden tamamen manyetik kuvveti incelemek için \(E = 0\) girin.
