Lực Lorentz Là Gì?
Lực Lorentz là tổng lực điện từ tác dụng lên một hạt mang điện. Nó kết hợp hai thành phần: lực điện — luôn xuất hiện khi điện tích nằm trong điện trường, và lực từ — chỉ tác dụng lên điện tích đang chuyển động cắt ngang qua từ trường. Máy tính này xác định độ lớn vô hướng theo công thức \( F = q(E + vB\cdot\sin\theta) \), một dạng đơn giản hóa rất tiện dụng cho trường hợp phổ biến khi lực điện và lực từ cùng nằm trên một đường thẳng.
Cách Sử Dụng Máy Tính
Nhập điện tích q tính bằng coulomb (dùng giá trị âm cho electron hoặc anion), cường độ điện trường E tính bằng vôn trên mét, tốc độ chuyển động của hạt v tính bằng mét trên giây, cảm ứng từ B tính bằng tesla, và góc θ giữa vận tốc và từ trường tính bằng độ. Máy tính sẽ trả về tổng lực tính bằng newton, đồng thời tách riêng phần đóng góp của lực điện \( (qE) \) và lực từ \( (qvB\cdot\sin\theta) \).
Giải Thích Công Thức
Định luật vectơ đầy đủ có dạng \( F = q(E + v \times B) \). Độ lớn của tích có hướng (cross product) của thành phần từ là \( vB\cdot\sin\theta \), trong đó θ là góc giữa v và B — đại lượng này đạt cực đại tại θ = 90° và bằng 0 khi hạt chuyển động song song với đường sức từ (θ = 0°). Cộng thêm thành phần điện \( qE \), ta được độ lớn tổng hợp $$ F = q(E + vB\cdot\sin\theta) $$
Ví Dụ Minh Họa
Một điện tích q = 2 C chuyển động với vận tốc v = 100 m/s trong từ trường B = 0,5 T tại góc θ = 90°, không có điện trường (E = 0). Khi đó $$ vB\cdot\sin\theta = 100 \times 0{,}5 \times \sin 90^\circ = 50 $$ nên $$ F = 2 \times (0 + 50) = \mathbf{100 \ \text{N}} $$
Câu Hỏi Thường Gặp
Tại sao góc lại quan trọng? Chỉ thành phần vận tốc vuông góc với B mới sinh ra lực từ; thừa số \( \sin\theta \) phản ánh điều này và triệt tiêu khi chuyển động song song với từ trường.
Nếu điện tích của tôi là âm thì sao? Hãy nhập giá trị âm — dấu của lực thu được cho biết chiều của lực so với quy ước dương đã chọn.
Tôi có thể bỏ qua điện trường không? Có, đặt E = 0 để khảo sát lực thuần túy từ tác dụng lên một điện tích chuyển động.
