Lực điện và lực từ đổi chuyển động của điện tích khác nhau thế nào?

Vật lý 12 · Khám phá mở rộng

Lực điện có thể tác dụng lên điện tích đứng yên và có thể làm thay đổi động năng; phần lực từ lên điện tích điểm chuyển động luôn vuông góc với vận tốc tức thời. Vì thế, chỉ riêng phần lực từ kiểu Lorentz không trực tiếp làm tăng hay giảm tốc độ của hạt.

Cùng một điện tích, hai cách tác động

Trong mô hình điện tích điểm, lực điện được viết Fₑ = qE theo dạng vectơ. Điện tích dương chịu lực cùng chiều điện trường; điện tích âm chịu lực ngược chiều. Hạt không cần đang chuyển động mới chịu lực điện.

Độ lớn phần lực từ là Fᵦ = |q|vB sin θ, với θ là góc giữa vận tốc và từ trường. q tính bằng coulomb, v bằng m/s, B bằng tesla, lực bằng newton. Nếu hạt đứng yên hoặc chuyển động dọc từ trường, phần lực này bằng không. Với những hướng khác, phải xét cả hướng chuyển động và dấu điện tích để biết chiều lực.

Công thức không phải yêu cầu thay số. Điều đáng nhìn là: phần lực từ phụ thuộc cách hạt đang đi, còn lực điện trong một điện trường đã cho không cần điều kiện ấy.

Đổi hướng không nhất thiết đổi tốc độ

Trong một từ trường đều, hạt đi vuông góc với trường, không chịu lực đáng kể khác, có thể đi theo đường tròn. Vận tốc đổi hướng liên tục nhưng độ lớn vẫn giữ. Lực vẫn tồn tại; “không làm công” không có nghĩa “không làm gì”.

Nếu vận tốc có thêm thành phần dọc trường, quỹ đạo có thể thành đường xoắn. Mô hình này chỉ phù hợp khi những giả thiết về trường và các tác động khác còn đúng.

Vì sao động cơ điện vẫn tạo ra công?

Không nên mở rộng kết luận về một điện tích điểm thành lời khẳng định mọi hệ có nam châm đều không trao đổi năng lượng. Trong động cơ, nguồn điện, điện trường, dòng điện và các bộ phận cơ học cùng tham gia. Muốn theo dõi năng lượng của cả máy phải xét toàn hệ, không lấy một câu về phần lực từ trên một hạt thay cho mọi quá trình.

Ghi nhớ: Tách câu hỏi “hạt đổi hướng ra sao?” khỏi “động năng nhận thêm từ đâu?”. Đây là khám phá mở rộng, không đồng nhất với công thức lực từ lên một đoạn dây mang dòng.

Học tiếp trên UocMoLon

Bài học nền tảng. Đọc thêm về kiến thức liên quan.

Chương trình lớp 12 · Trợ lý AI.