Lorentz kuvveti

Vikipedi, özgür ansiklopedi
Atla: kullan, ara
Ekrandan dışarı yönelimdeki bir B mıknatıssal alanının etkisi altındaki farklı q yüklerine sahip parçacıkların izlediği yörüngeler
Mıknatıssal alan etkisinde dairesel yörüngeler izleyen elektronlar. Elektronların yolu boyunca yayınlanan pembe ışık, elektronların tüp içindeki gaz molekülleri ile çarpışmaları sonucu ortaya çıkmaktadır.

Fizikte, Lorentz kuvveti, elektromıknatıssal alanlar tarafından hareketli bir noktasal yüke etkiyen kuvvettir. Bu kuvvet matematiksel olarak, elektrik ve mıknatıssal alanlar cinsinden aşağıdaki gibi ifade edilir:

\mathbf{F} = q (\mathbf{E} + \mathbf{v} \times \mathbf{B}),
F : Kuvvet (newton)
E : Elektrik alan (volt/metre)
B : Manyetik alan (tesla)
q  : Parçacığın elektriksel yükü (coulomb)
v : Parçacığın anlık hızı (metre/saniye)
× : Vektörel çapraz çarpım

Ya da bu denkleme eşdeğer olan vektörel ve skaler potansiyeller cinsinden başka bir denklem:

\mathbf{F} = q ( - \nabla \phi - \frac { \partial \mathbf{A} } { \partial t } + \mathbf{v} \times (\nabla \times \mathbf{A})),

şeklinde ifade edilir. Burada,

ve ∇ × sırayla gradiyent ve curl operatörleridir.
A ve ɸ sırayla E ve B ile aşağıda gösterildiği üzere ilişkili olan mıknatıssal vektör potansiyel ve elektrostatik potansiyeldir:
 \mathbf{E} = - \nabla \phi - \frac { \partial \mathbf{A} } { \partial t }
\mathbf{B} = \nabla \times \mathbf{A}.

Görüldüğü üzere bunlar vektörel denklemlerdir: Kalın harfler ile belirtilen tüm nicelikler vektörel niceliklerdir. (örneğin F, E, v, B, A gibi).

Lorentz kuvvet yasası, Faraday'ın indükleme yasası ile çok yakın bir ilişki içerisindedir.

Pozitif yüklü bir parçacık E elektrik alanı içinde bulunduğunda alan ile aynı yönde ivmelenirken, bir v anlık hızı ile B mıknastıssal alanı içinde bulunduğunda hem anlık hızına hem de mıknatıssal alana dik yönde bir kuvvete maruz kalacaktır. Kuvvetin yönü sağ el kuralı ile bulunabilir : Sağ elin dört parmağı parçacığın hızı yönünü gösterecek şekilde tutulur ve daha sonra mıknatıssal alanın yönüne doğru kıvrılır, bu sırada baş parmağın gösterdiği yön parçacık üzerine etkiyen kuvvetin yönüdür.

qv ifadesi mıknastıssal kuvvet olarak adlandırılırken, qE ifadesi elektriksel kuvvet olarak adlandırılır. Bazı tanımlamalara göre "Lorentz kuvveti" elektriksel ve mıknatıssal kuvvetlerin toplamı olarak değil sadece mıknatıssal kuvvet olarak tanımlanır:

\mathbf{F}_{mag} = q(\mathbf{v} \times \mathbf{B})