Lorentz
26 Mar, 2013
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PDFIn a filament
PRESENTATION: Electromagnetic induction is the process through which magnetic fields generate electric fields. When an electric field is generated in a conductive material, the charge carrier will be submitted to a force and an electric current will be induced in the conductor.
- Magnetic force demo, John Koser, Phys. Teach. 51, 260 (2013)
- Torsional Oscillations with Lorentz Force, Paul Gluck, Phys. Teach. 45, 274 (2007)
INTRODUCTION: the magnetic effects are made manifest always a charge in movement is found near a magnet. The charge experiments a force a) with a module that is proportional to the product of the values of velocity and charge; b) with a direction that is perpendicular to the velocity. To explain the origin of this force the concept of the magnetic field is introduced. Thus, a magnet creates a magnetic field of value Bmagnet in any point P of the space that surrounds it, if we place now a charge q in P which moves with a velocity v, it will experience a force:
F = q (v x Bmagnet)
An expression that remains to be valid for magnetic fields of a different origin.
OBJECTIVE: To test the existence of a force in the bulb filament when a magnet approaches.
MATERIALS: socket, filament bulb, magnet.
SETUP: We place the bulb in the socket and then turn it on. Once the lamp is on we approach the magnet.
EXPLANATION: Any cable, including the filament of a bulb, has a set of charge carriers in movement when a current goes through it. When a source of the magnetic field is approached it experiments a perpendicular force, called Lorentz force.
CONCEPTS: electromagnetism, induced current, induced electromotive force (e.f.m.), alternating current, magnetic force.
MORE INFORMATION:
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- OTHER 1
- OTHER 2
TEXTS :
- R. Serway, Física, Mac Graw Hill, 2010.
- P. Tipler, Física para la Ciencia y la tecnología, Reverté, 2012.
- R. Ehrlich, Turning the World Inside Out and 174 Other Simple Physics Demonstrations, Princeton University Press, 1997.
STUDENTS 2011-2012: Laura Gómez, Patricia Gómez, Nicolás González, Fátima González
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STUDENTS 2012-2013: Daniel Díaz, Agustín Moreira, Fabián Valera, Carlos Vázquez.
LINK pdf STUDENTS (In Spanish):
7 responses to "Lorentz"
Unhas das aplicacións máis importantes da lei de Lorentz é o espectrómetro de masas. Iste o que nos permite é recoñecer o tamaño de isótopos ionizados, xa que define o seu radio, dependendo da traxectoria destes e do campo magnético que se está a aplicar perpendicular a esta traxectoria. O que nos permite é determinar con facilidade a masa dos isótopos de distintos elementos.
Na industria é altamente utilizado na análise elemental de semiconductores, biosensores, cadenas poliméricas complexas, fármacos, productos de interese química, análise forense, contaminación medioambiental, perfumes e todo tipo d analitos que sexas susceptibles de pasar a fase vapor e ionizarse sen descompoñerse.
Sabiades que Lorentz, premio Nobel de física, deu o seu nome as transformacións que serviron de base a Einstein para formular a súa teoría da relatividade?
Además de las aplicaciones que ya se han mencionado en comentarios anteriores, la fuerza de Lorentz puede emplearse para medir la velocidad de fluidos conductores. Como indica el siguiente artículo, esto puede ser muy interesante en la industria alimentaria, ya que se trata de un método de medida que no requiere contacto con el fluido, y por lo tanto reduce el riesgo de contaminación de los alimentos. También es muy interesante cuando el fluido que se transporta está a alta temperatura, como puede ser el caso de metales fundidos.
La inducción electromagnética es otro de esos fenómenos que siempre resultan sorprendentes a la vista, pues parecen casi mágicos debido al desconocimiento general y a la baja capacidad del alumnado en particular (y de también del resto de personas en general) de relacionar los conceptos teóricos aislados que se dan al tratar las materias. Debido a esto siempre es interesante mostrar los efectos que se explican teóricamente y hablar, siempre que sea posible, de sus aplicaciones. En el siguiente enlace se explican algunas de las aplicaciones de la inducción electromagnética.
Neste breve vídeo móstranse tres montaxes moi ilustrativas que permiten visualizar a forza de Lorentz, consecuencia da interacción entre electricidade e magnetismo. No vídeo menciónase tamén que a aurora boreal débese a este efecto, a través da interacción de partículas cargadas do vento solar co campo magnético terrestre. Eu non tiña nin idea e, buscando máis información, atopei un par de vídeos e páxinas web que explican a causa deste último fenómeno.
A forza de Lorentz é a base do efecto Hall, polo cal as cargas que pasan por un conductor inmerso nun campo magnético tenden a desviarse e acabar nos extremos do conductor, creando un campo electrostático e por tanto unha diferencia de potencial medible. Isto pódese usar para medir campos magnéticos cunha sonda de efecto Hall. Mírese, por exemplo, esta simulación.
Me parece una forma sencilla de mostrar como un campo magnético interfiere con el flujo de una corriente eléctrica, ya sea continua o alterna. Con esto se puede evidenciar una de las razones de por qué no es buena idea aproximar un imán potente a cualquier dispositivo electrónico, algo que a priori es difícil de entender pero que visualmente creará una alerta de manera que cualquiera lo recuerde.