Что такое сила Лоренца?

Answer 1

- сила, действующая на заряженную частицу во внешнем эл. -магн. поле. Л. с. ${\bf F=F}_E+{\bf F}_B=e{\bf E}+{e\over c}[{\bf vB}]$ (в ед. системы СГС) , где e и v - заряд и скорость частицы, E и B - электрич. и магн. поля. Электрич. составляющая Л. с. FE ускоряет частицу вдоль E. Магн. составляющая FB перпендикулярна v и B, т. е. FB искривляет траекторию частицы, но не меняет её энергию; её абс. величина $F_B=eB (v/c) \sin \alpha$, где $\alpha$ -угол между v и B. В постоянном однородном магн. поле частица под действием FB движется с постоянной (по абс. величине) скоростью по винтовой линии с осью, направленной вдоль B, и радиусом (ларморовский радиус) $r=v_\perp/2\pi\nu_B^{рел}$, где $v_\perp$ - составляющая скорости поперёк B, $\nu_B^{рел}= (|e|B/2\pi mc) \sqrt{1- (v/c) ^2}$ - частота вращения частицы вокруг B (см. Циклотронная частота) , m - масса частицы. Шаг винтовой линии равен $2\pi r (v_{||}/v_\perp) $, где v|| - составляющая v вдоль B.
В общем случае, когда частица находится в отличных от нуля полях E и B, её движение усложняется. Составляющая E вдоль B приводит к росту со временем шага винтовой линии, составляющая E поперёк B - к электрич. дрейфу частицы, т. е. к перемещению центра вращения перпендикулярно E и B со скоростью ${\bf u}=c[\bf EB]/B^2$ (при $v\ll c$) . Дрейф возникает и под действием др. сил, не параллельных B (напр, силы тяжести) , а также в случае, если магн. поле неоднородно.

Л. с. входит в кинетич. ур-ния для частиц плазмы и (в усреднённом виде) в ур-ния магнитогидродинамики. Она определяет поведение плазмы в магнитосферах планет и звёзд, межзвёздной среде и т. п.