lunedì 18 luglio 2016

LA FORZA DI LORENTZ

Una particella carica che si muove con velocità v in un campo magnetico B subisce una forza magnetica detta FORZA DI LORENTZ. 
La DIREZIONE della forza è perpendicolare al piano formato dai vettori v e B
Il VERSO è dato dalla regola della mano destra: Il pollice è la forza che subisce una carica positiva, l'indice è nella  direzione della velocità, il medio è il verso del campo.

Oppure altra regola equivalente: "dal verso positivo di F si  vede il vettore v ruotare su B in verso antiorario descrivendo l'angolo minore"
NB: la regola vale per una carica POSITIVA. Se la carica è negativa il verso è opposto. 

Si scrive : F= qvx dove q è la carica, v il vettore velocità della particella, B è il campo magnetico e  x indica il prodotto vettoriale tra i due vettori.
Il MODULO è dato da :  
dove alfa è l'angolo tra v e B.
Da questa relazione possiamo anche definire il TESLA [T] che è l'UNITA' DI MISURA del campo magnetico B nel S.I.: 1T=1N/Am  ( NB: 1C/1s=1A )
Altra unità di misura del campo magnetico e il gauss : 1gauss=1G= 10^-4T pari al doppio del campo magnetico terrestre.

Applet per il ripasso del prodotto vettoriale CLICCA QUI

Ricordiamo che per convenzione i vettori uscenti dal piano si indicano con un punto (caso b), mentre quelli entranti  con una x. (caso a)
Quindi una particella carica subisce una forza magnetica solo se si muove nel campo magnetico. 
UNA CARICA FERMA non interagisce con il campo magnetico. 
La forza è nulla anche quando la particella si muove lungo le linee del campo ed è massima quando si muove perpendicolarmente alle linee di forza.

La TRAIETTORIA della carica è elicoidale. 
In particolare  se v è perpendicolare a B la traiettoria risulta circolare di raggio r con la forza centripeta data dalla forza di Lorentz.

Ponendo la forza magnetica uguale alla forza centripeta: qvB=mv²/r si trova il raggio dell'orbita r=mv/qB
Il rapporto carica massa identifica la natura della particella. 
q/m=v/Br
Nello studio sperimentale delle particelle si misura il raggio della sua orbita in un campo magnetico perpendicolare.

 
http://www.claudiocancelli.it/web_education/fisica/moto_circolare_uniforme.swf
applet per lo studio del moto di una carica in piano dove agisce un campo magnetico perpendicolare: CLICCA QUI

Il seguente video mostra come viene deviato un fascio di elettroni in un campo magnetico.


ESERCIZI









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