Teorija

Magnētiskais lauks, tā raksturlielumi
Svarīgi!
Magnētisko lauku var iegūt ar pastāvīgiem magnētiem un ar vadītājiem, pa kuriem plūst strāva.
 
Capture.PNG
Magnētiskais lauks ap strāvas vadu
 
Magnētiskā lauku raksturo ar indukciju B. Indukcijas lielumu un virzienu nosaka pēc magnētiskās mijiedarbības.
 
Magnētisko lauku grafiski attēlo ar indukcijas līnijām, tās var noteikt pēc magnētadatu orientācijas:
 
Magnētiskā lauka mijiedarbības spēki ir Ampēra spēks un Lorenca spēks.
 
 
 
Ampēra spēks FA darbojas uz magnētiskajā laukā ievietotu taisnu vadītāju, kurā plūst
strāva I:
 
FA = IBl sin α
B – magnētiskā lauka indukcija,
l – vadītāja aktīvās daļas garums,
α – leņķis starp magnētiskā lauka indukcijas un strāvas plūšanas virzienu.
 
Spēka darbības virzienu nosaka pēc kreisās rokas likuma:
Ja kreiso roku novieto tā, lai vadītājam perpendikulārā magnētiskās indukcijas vektora projekcija ieietu plaukstā, bet četri izstieptie pirksti norādītu strāvas virzienu, tad par 90° atliektais īkšķis rāda vadītājam pieliktā magnētiskā spēka (Ampēra spēka) virzienu.
att2.PNG
 
Lorenca spēks FL darbojas uz kustībā esošām elektriski lādētām daļiņām magnētiskajā laukā:
 
FLqvB sin α
q - daļiņas lādiņš,
V - daļiņas kustības ātrums,
B - magnētiskā lauka indukcija,
α - leņķis starp magnētiskā lauka indukcijas un ātruma virzienu.
 
Spēka darbības virzienu nosaka pēc kreisās rokas likuma:
Ja kreiso roku novieto tā, ka magnētiskās indukcijas vektora projekcija, kas perpendikulāra daļiņas ātrumam, ieiet plaukstā, bet četri pirksti vērsti pozitīvi lādētās daļiņas kustības virzienā, tad par 90° atliektais īkšķis rāda Lorenca spēka virzienu.
Lorenca spēks magnētiskajā laukā piešķir daļiņai centrtieces paātrinājumu, tā rezultātā daļiņa sāk vienmērīgi kustēties pa riņķa līniju. Lorenca spēka darbību izmanto masspektrogrāfā un ciklotronā.
 
Ierīce
Darbības princips
Masspektrogrāfs – eksperimentāla iekārta, ar kuru nosaka lādētu daļiņu masu. Lādēto daļiņu avots emitē ķīmiskā elementa izotopu jonus, kuru masa nedaudz atšķiras. Izotopu atomu kūlis iet cauri ātrumu filtram, kurā elektriskais un magnētiskais lauks ir savstarpēji perpendikulāri. Caur filtru izlido joni ar kādu noteiktu ātrumu. Nokļūstot vēl vienā magnētiskajā laukā, joni sāk kustēties pa riņķa līnijām. Tā kā jonu masa atšķiras, tad atšķiras arī riņķa līniju rādiusi, un joni nokļūst dažādās detektora vietās.
Ciklotrons – lādētu daļiņu paātrinātājs.
Ciklotronā ir duanti – divi ar spraugu atdalīti tukši puscilindri, kuru iekšienē pastāv homogēns, paralēli cilindru asij vērsts magnētiskais lauks, kas izraisa daļiņu kustību pa riņķa līnijām ap duantu kopējo asi. Starp duantiem esošais spēcīgais elektriskais lauks paātrina daļiņas, kad tās lido caur spraugu, kas atdala duantus. Kad daļiņa ir ieguvusi vajadzīgo ātrumu un enerģiju, tā izlido no paātrinātāja. Šādi paātrinātas daļiņas izmanto gan kodolreakciju izraisīšanai, gan lai apstarotu vielu un iegūtu medicīnā izmantojamus radioaktīvos preparātus.