из опыта известно, что магнитное поле оказывает действие не только на проводники с током, но и на отдельные заряды, которые движутся в магнитном поле. сила, которая действует на электрический заряд q, движущийся в магнитном поле со скоростью v, называется силой лоренца и задается выражением
(1)
где в — индукция магнитного поля, в котором заряд движется.
чтобы определить направление силы лоренца используем правило левой руки: если ладонь левой руки расположить так, чтобы в нее входил вектор в, а четыре вытянутых пальца направить вдоль вектора v (для q> 0 направления i и v , для q< 0 — противоположны), то отогнутый большой палец покажет направление силы, которая действует на положительный заряд. на рис. 1 продемонстрирована взаимная ориентация векторов v, в (поле имеет направление на нас, на рисунке показано точками) и f для положительного заряда. если заряд отрицательный, то сила действует в противоположном направлении. модуль силы лоренца, как уже известно, равен
где α — угол между v и в.
подчеркнем еще раз, что магнитное поле не оказывает действия на покоящийся электрический заряд. этим магнитное поле существенно отличается от электрического. магнитное поле действует только на движущиеся в нем заряды.
зная действие силы лоренца на заряд можно найти модуль и направление вектора в, и формула для силы лоренца может быть применена для нахождения вектора магнитной индукции в.
поскольку сила лоренца всегда перпендикулярна скорости движения заряженной частицы, то данная сила может менять только направление этой скорости, не изменяя при этом ее модуля. значит, сила лоренца работы не совершает. другими словами, постоянное магнитное поле не совершает работы над движущейся в этом поле заряженной частицей и, следовательно, кинетическая энергия этой частицы при движении в магнитном поле не изменяется.
в случае, если на движущийся электрический заряд вместе с магнитным полем с индукцией в действует еще и электрическое поле с напряженностью е, то суммарная результирующая сила f, которая приложена приложенная к заряду, равна векторной сумме сил — силы, действующей со стороны электрического поля, и силы лоренца:
это выражение носит название формулы лоренца. скорость v в этой формуле есть скорость заряда относительно магнитного поля.
сила лоренца — сила, с которой электромагнитное поле согласно классической (неквантовой) электродинамикедействует на точечную заряженную частицу. иногда силой лоренца называют силу, действующую на движущийся со скоростью заряд лишь со стороны магнитного поля, нередко же полную силу — со стороны электромагнитного поля вообще[1], иначе говоря, со стороны электрического и магнитного полей. в международной системе единиц (си)выражается как: f=q(e+(v умножыть в))
названа в честь голландского хендрика лоренца, который вывел выражение для этой силы в 1892 году. за три года до лоренца правильное выражение было найдено о. хевисайдом.
макроскопическим проявлением силы лоренца является сила ампера.
для силы лоренца, так же как и для сил инерции, третий закон ньютона не выполняется. лишь переформулировав этот закон ньютона как закон сохранения импульса в замкнутой системе из частиц и электромагнитного поля, можно восстановить его справедливость для сил лоренца
Такая программа, разработанная в нашей стране, получила название алгоритма решения изобретательских задач (АРИЗ). Первые модификации АРИЗ появились еще в 40-х годах; с тех пор АРИЗ систематически совершенствовался, и нынешний АРИЗ-77 работает вполне надежно.
АРИЗ делит процесс решения задачи на семь этапов (частей). Каждый этап осуществляется постепенно - по шагам. "Лестница" АРИЗ имеет и "перила" - правила выполнения шагов. Если нарушено то или иное правило, через 2-3 шага ошибка становится явной: формулировки "не стыкуются". АРИЗ снабжен обширным фондом сжатой, спрессованной информации, полученной путем анализа десятков тысяч патентных описаний.
У нас нет возможности привести здесь полный текст АРИЗ-77, мы рассмотрим только один его фрагмент. Но сначала несколько предварительных пояснений. Известно, что правильно поставить задачу - значит наполовину ее решить. Обычно же приходится иметь дело с задачей "сырой", нечетко или вовсе неверно сформулированной. Поэтому, в сущности, процесс нахождения решения в значительной мере состоит в том, чтобы переосмыслить и изменить ее условия, ясно представить себе конечную цель. "Сырая" задача (ее называют ситуацией) содержит лишь указание на ту или иную техническую систему (или часть системы) и присущий этой системе недостаток. Одна и та же ситуация может быть превращена в множество различных задач. Возьмем, например, такую ситуацию: "Парусные суда передвигаются с малой скоростью. Как быть?" Эту ситуацию можно перевести в ряд задач: как улучшить парусное оснащение, как уменьшить сопротивление воды, как вообще обойтись без парусов и т. д. При работе методом проб и ошибок мысль стихийно перескакивает от одной задачи к другой. А бывает и хуже: выбрав одну задачу, человек упорно перебирает вариант за вариантом, не замечая, что взята не та задача. В АРИЗ есть надежные правила перехода от ситуации к задаче. В частности, каждая ситуация сначала должна быть переведена в мини-задачу по принципу: все остается без изменений, но исчезает тот отрицательный фактор, который указан в ситуации (или появляется требуемый положительный фактор). Если даже ситуация относится к безнадежно устаревшей технической системе, все равно сначала целесообразно рассмотреть мини-задачу. На замену технической системы неизбежно уйдут многие годы, поэтому полезно иметь пусть частичное, временное, но легко внедряемое решение. А решение мини-задачи всегда легко внедрить: это предопределено самой сутью мини-задачи (ничего нельзя менять).
Объяснение: