লরেন্টজ ফোর্স এবং বাম হাতের শাসন। চৌম্বক ক্ষেত্রে চার্জিত কণার চলাচল

একটি চৌম্বক ক্ষেত্রে স্থাপন কন্ডাক্টরযার মধ্য দিয়ে চলে গেছে বিদ্যুৎ, অ্যাম্পিয়ার বল দ্বারা প্রভাবিত হয় $F_A$ , এবং এর মান নিম্নলিখিত সূত্র ব্যবহার করে গণনা করা যেতে পারে:

$F_A=B\cdot I\cdot l\cdot sin\alpha$ (1)

কোথায় $আমি$ এবং $l$ - বর্তমান শক্তি এবং কন্ডাকটর দৈর্ঘ্য, $খ$ - চৌম্বক ক্ষেত্র আনয়ন, $আলফা$ - বর্তমান শক্তি এবং চৌম্বক আবেশের দিকগুলির মধ্যে কোণ। এটি কেন ঘটছে?

লরেন্টজ ফোর্স। চৌম্বক ক্ষেত্রে একটি চার্জিত কণার চলাচল।

বিষয়বস্তু

1 লরেন্টজ বল কি - এটি কখন ঘটে তা নির্ধারণ করা, সূত্রটি পাওয়া
2 বাম হাতের নিয়ম ব্যবহার করে লরেন্টজ বাহিনীর দিক নির্ণয় করা
3 চৌম্বক ক্ষেত্রে একটি চার্জিত কণার চলাচল
4 ইঞ্জিনিয়ারিংয়ে লরেন্টজ ফোর্সের প্রয়োগ

লরেন্টজ বল কি - এটি কখন ঘটে তা নির্ধারণ করা, সূত্রটি পাওয়া

এটা জানা যায় যে বৈদ্যুতিক প্রবাহ হল আধানযুক্ত কণাগুলির একটি আদেশকৃত গতিবিধি। এটিও প্রতিষ্ঠিত হয়েছে যে একটি চৌম্বক ক্ষেত্রে চলাচলের সময়, এই কণাগুলির প্রতিটি একটি বলের ক্রিয়াকলাপের শিকার হয়। একটি বল ঘটতে, কণা গতিশীল হতে হবে.

লরেন্টজ বল হল সেই বল যা একটি বৈদ্যুতিক চার্জযুক্ত কণার উপর কাজ করে যখন এটি চৌম্বক ক্ষেত্রে চলে।এর দিকটি সমতলের দিকে অর্থোগোনাল যেখানে কণার বেগ এবং চৌম্বক ক্ষেত্রের শক্তির ভেক্টর থাকে। লরেন্টজ বাহিনীর ফলাফল হল অ্যাম্পিয়ার বাহিনী। এটি জেনে, আমরা লরেন্টজ বাহিনীর জন্য একটি সূত্র বের করতে পারি।

কন্ডাক্টরের সেগমেন্টের মধ্য দিয়ে যেতে কণার জন্য প্রয়োজনীয় সময়, $t = frac {l}{v}$ , কোথায় $l$ - সেগমেন্টের দৈর্ঘ্য, $v$ কণার গতি। কন্ডাক্টরের ক্রস সেকশনের মাধ্যমে এই সময়ে স্থানান্তরিত মোট চার্জ, $প্রশ্ন = I\cdot t$ . এখানে পূর্ববর্তী সমীকরণ থেকে সময় মান প্রতিস্থাপন, আমরা আছে

$Q = \frac {I\cdot l}{v}$ (2)

একই সময় $F_A=F_L\cdot N$ , কোথায় $এন$ বিবেচিত কন্ডাক্টরের মধ্যে কণার সংখ্যা। যার মধ্যে $N = frac {Q}{q}$ , কোথায় $q$ এক কণার চার্জ। সূত্রে মান প্রতিস্থাপন $প্র$ (2) থেকে, কেউ পেতে পারেন:

$N = \frac {I\cdot l}{v\cdot q}$

এইভাবে,

$F_A=F_L\cdot \frac {I\cdot l}{v\cdot q}$

(1) ব্যবহার করে, আগের রাশিটি লেখা যেতে পারে

$B\cdot I\cdot l\cdot sin\alpha = F_L\cdot \frac {I\cdot l}{v\cdot q}$

সংকোচন এবং স্থানান্তরের পরে, লরেন্টজ বল গণনা করার জন্য একটি সূত্র উপস্থিত হয়

$F_L = q\cdot v\cdot B\cdot sin\alpha$

প্রদত্ত যে সূত্রটি ফোর্স মডুলাসের জন্য লেখা হয়েছে, এটি অবশ্যই নিম্নরূপ লিখতে হবে:

আরও পড়ুন: কিভাবে amps কে ওয়াট এবং তদ্বিপরীত রূপান্তর করতে হয়?

$F_L = |q|\cdot v\cdot B\cdot sin\alpha$ (3)

কারন $sin\alpha = sin(180^{\circ} - \alpha)$ , তারপর লরেন্টজ ফোর্স মডুলাস গণনা করতে, বেগ কোথায় নির্দেশিত তা বিবেচ্য নয়, - বর্তমান শক্তির দিকে বা বিপরীতে, - এবং আমরা বলতে পারি যে $আলফা$ কণার বেগ এবং চৌম্বকীয় আবেশ ভেক্টর দ্বারা গঠিত কোণ।

ভেক্টর আকারে একটি সূত্র লিখলে এরকম দেখাবে:

$\vec{F_L} = q\cdot [\vec{v}\times \vec{B}]$

$[\vec{v}\ বার \vec{B}]$ একটি ক্রস পণ্য, যার ফলাফল সমান মডুলাস সহ একটি ভেক্টর $v\cdot B\cdot sin\alpha$ .

সূত্র (3) এর উপর ভিত্তি করে, আমরা উপসংহারে পৌঁছাতে পারি যে লরেন্টজ বল বৈদ্যুতিক প্রবাহ এবং চৌম্বক ক্ষেত্রের লম্ব দিকনির্দেশের ক্ষেত্রে সর্বাধিক, অর্থাৎ যখন $আলফা = 90^{\circ}$ , এবং অদৃশ্য হয়ে গেলে তারা সমান্তরাল হয় ( $আলফা = 0^{\circ}$ ).

এটি অবশ্যই মনে রাখতে হবে যে সঠিক পরিমাণগত উত্তর পাওয়ার জন্য - উদাহরণস্বরূপ, সমস্যাগুলি সমাধান করার সময় - একজনকে এসআই সিস্টেমের ইউনিটগুলি ব্যবহার করা উচিত, যেখানে চৌম্বকীয় আবেশন টেসলাসে পরিমাপ করা হয় (1 টি = 1 কেজি s⁻²কিন্তু⁻¹), বল - নিউটনে (1 N = 1 kg m/s²), বর্তমান শক্তি - অ্যাম্পিয়ারে, কুলম্বে চার্জ (1 C = 1 A s), দৈর্ঘ্য - মিটারে, গতি - m/s এ।

বাম হাতের নিয়ম ব্যবহার করে লরেন্টজ বাহিনীর দিক নির্ণয় করা

যেহেতু লরেন্টজ বল ম্যাক্রোবজেক্টের জগতে অ্যাম্পিয়ার বল হিসাবে নিজেকে প্রকাশ করে, তাই এর দিক নির্ধারণ করতে বাম হাতের নিয়ম ব্যবহার করা যেতে পারে।

বাম হাতের নিয়ম অনুসারে লরেন্টজ বাহিনীর কর্মের দিক নির্ধারণ।

আপনাকে আপনার বাম হাত রাখতে হবে যাতে খোলা তালু চৌম্বক ক্ষেত্রের রেখার দিকে এবং তার দিকে লম্ব হয়, চারটি আঙ্গুল বর্তমান শক্তির দিকে প্রসারিত করা উচিত, তারপর লরেন্টজ বলটি নির্দেশিত হবে যেখানে থাম্ব পয়েন্ট, যা বাঁক করা উচিত

চৌম্বক ক্ষেত্রে একটি চার্জিত কণার চলাচল

সবচেয়ে সহজ ক্ষেত্রে, অর্থাৎ, যখন চৌম্বকীয় আবেশ এবং কণা বেগের ভেক্টরগুলি অর্থোগোনাল হয়, তখন লরেন্টজ বল, বেগ ভেক্টরের সাথে লম্ব হওয়ায় শুধুমাত্র তার দিক পরিবর্তন করতে পারে। তাই গতির মাত্রা এবং শক্তি অপরিবর্তিত থাকবে। এর মানে হল যে লরেন্টজ বল মেকানিক্সে কেন্দ্রীভূত শক্তির সাথে সাদৃশ্য দ্বারা কাজ করে এবং কণাটি একটি বৃত্তে চলে।

আরও পড়ুন: এক কিলোওয়াটে কত ওয়াট আছে?

নিউটনের II সূত্র অনুসারে ( $F = m\cdot a$ ) আমরা কণার ঘূর্ণনের ব্যাসার্ধ নির্ধারণ করতে পারি:

$N = frac {m\cdot v}{q\cdot B}$ .

এটি লক্ষ করা উচিত যে কণার নির্দিষ্ট চার্জের পরিবর্তনের সাথে ( $ফ্র্যাক {q}{m}$ ) ব্যাসার্ধও পরিবর্তিত হয়।

এই ক্ষেত্রে, ঘূর্ণন সময়কাল T = $ফ্র্যাক {2\cdot \pi\cdot r}{v}$ = $\frac {2\cdot \pi\cdot m}{q\cdot B}$ . এটি গতির উপর নির্ভর করে না, যার মানে বিভিন্ন গতির কণার পারস্পরিক অবস্থান অপরিবর্তিত থাকবে।

অভিন্ন চৌম্বক ক্ষেত্রে একটি চার্জিত কণার চলাচল।

আরও জটিল ক্ষেত্রে, যখন কণার বেগ এবং চৌম্বক ক্ষেত্রের শক্তির মধ্যে কোণটি নির্বিচারে হয়, তখন এটি একটি হেলিকাল ট্র্যাজেক্টোরি বরাবর অগ্রসর হবে - অনুবাদমূলকভাবে ক্ষেত্রের সমান্তরালভাবে নির্দেশিত বেগ উপাদানের কারণে এবং এর প্রভাবের অধীনে বৃত্ত বরাবর। লম্ব উপাদান।

ইঞ্জিনিয়ারিংয়ে লরেন্টজ ফোর্সের প্রয়োগ

কাইনস্কোপ

কাইনস্কোপ, যা সম্প্রতি পর্যন্ত দাঁড়িয়েছিল, যখন এটি একটি এলসিডি (ফ্ল্যাট) স্ক্রিন দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয়েছিল, প্রতিটি টিভি সেটে, লরেন্টজ ফোর্স ছাড়া কাজ করতে পারে না। ইলেকট্রনের সংকীর্ণ প্রবাহ থেকে পর্দায় একটি টেলিভিশন রাস্টার তৈরি করতে, ডিফ্লেক্টিং কয়েল ব্যবহার করা হয়, যেখানে একটি রৈখিকভাবে পরিবর্তনশীল চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি হয়। অনুভূমিক কয়েলগুলি ইলেক্ট্রন রশ্মিকে বাম থেকে ডানে নিয়ে যায় এবং এটিকে ফিরিয়ে দেয়, কর্মী কয়েলগুলি উল্লম্ব আন্দোলনের জন্য দায়ী, উপরে থেকে নীচে অনুভূমিকভাবে চলমান মরীচিটিকে সরিয়ে দেয়। একই নীতি ব্যবহার করা হয় অসিলোস্কোপ - বিকল্প বৈদ্যুতিক ভোল্টেজ অধ্যয়ন করতে ব্যবহৃত ডিভাইস।

ভর স্পেকট্রোগ্রাফ

একটি ভর স্পেকট্রোগ্রাফ হল এমন একটি ডিভাইস যা একটি চার্জযুক্ত কণার নির্দিষ্ট চার্জের উপর ঘূর্ণনের ব্যাসার্ধের নির্ভরতা ব্যবহার করে। এর অপারেশনের নীতিটি নিম্নরূপ:

চার্জযুক্ত কণার উত্স, যা একটি কৃত্রিমভাবে তৈরি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের সাহায্যে গতি অর্জন করে, বায়ুর অণুর প্রভাব বাদ দেওয়ার জন্য একটি ভ্যাকুয়াম চেম্বারে স্থাপন করা হয়। কণাগুলি উত্স থেকে উড়ে যায় এবং, একটি বৃত্তের চাপ বরাবর চলে যাওয়ার পরে, ফটোগ্রাফিক প্লেটে আঘাত করে, এতে চিহ্ন রেখে যায়। নির্দিষ্ট চার্জের উপর নির্ভর করে, গতিপথের ব্যাসার্ধ পরিবর্তিত হয় এবং তাই, প্রভাবের বিন্দু। এই ব্যাসার্ধটি পরিমাপ করা সহজ, এবং এটি জেনে আপনি কণার ভর গণনা করতে পারেন। একটি ভর স্পেকট্রোগ্রাফের সাহায্যে, উদাহরণস্বরূপ, চন্দ্রের মাটির গঠন অধ্যয়ন করা হয়েছিল।

আরও পড়ুন: বিদ্যুতের সাথে সম্পর্কিত পেশাগুলি কী কী

সাইক্লোট্রন

সময়কালের স্বাধীনতা, এবং তাই চৌম্বক ক্ষেত্রের উপস্থিতিতে একটি চার্জিত কণার গতি থেকে ঘূর্ণনের ফ্রিকোয়েন্সি, সাইক্লোট্রন নামক একটি ডিভাইসে ব্যবহৃত হয় এবং কণাকে উচ্চ গতিতে ত্বরান্বিত করার জন্য ডিজাইন করা হয়। সাইক্লোট্রন হল দুটি ফাঁপা ধাতব অর্ধ-সিলিন্ডার - একটি ডি (আকারে, তাদের প্রত্যেকটি ল্যাটিন অক্ষর ডি এর সাথে সাদৃশ্যপূর্ণ) অল্প দূরত্বে একে অপরের দিকে সোজা দিক দিয়ে স্থাপন করা হয়েছে।

সাইক্লোট্রন - লরেন্টজ বাহিনীর প্রয়োগ।

ডিসগুলি একটি ধ্রুবক অভিন্ন চৌম্বক ক্ষেত্রে স্থাপন করা হয় এবং তাদের মধ্যে একটি বিকল্প বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র তৈরি করা হয়, যার ফ্রিকোয়েন্সি কণার ঘূর্ণনের ফ্রিকোয়েন্সির সমান, চৌম্বক ক্ষেত্রের শক্তি এবং নির্দিষ্ট চার্জ দ্বারা নির্ধারিত হয়। একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের প্রভাবের অধীনে ঘূর্ণনের সময়কালে (একটি ডি থেকে অন্যটিতে স্থানান্তরের সময়) দুবার পাওয়া, কণাটি প্রতিবার ত্বরান্বিত হয়, গতিপথের ব্যাসার্ধ বাড়িয়ে দেয় এবং একটি নির্দিষ্ট মুহুর্তে, কাঙ্ক্ষিত গতি অর্জন করে, গর্ত মাধ্যমে ডিভাইসের বাইরে উড়ে. এইভাবে, একটি প্রোটনকে 20 MeV শক্তিতে ত্বরান্বিত করা যেতে পারে (মেগাইলেক্ট্রনভোল্ট).

ম্যাগনেট্রন

ম্যাগনেট্রন নামে একটি ডিভাইস, যা প্রতিটিতে ইনস্টল করা আছে মাইক্রোওয়েভ ওভেন, Lorentz ফোর্স ব্যবহার করে ডিভাইসের আরেকটি প্রতিনিধি। ম্যাগনেট্রন একটি শক্তিশালী মাইক্রোওয়েভ ক্ষেত্র তৈরি করতে ব্যবহৃত হয়, যা ওভেনের অভ্যন্তরীণ ভলিউমকে গরম করে, যেখানে খাবার রাখা হয়। এর সংমিশ্রণে অন্তর্ভুক্ত চুম্বকগুলি ডিভাইসের অভ্যন্তরে ইলেকট্রনগুলির চলাচলের গতিপথকে সংশোধন করে।

পৃথিবীর চৌম্বক ক্ষেত্র

এবং প্রকৃতিতে, লরেন্টজ বাহিনী মানবতার জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। এর উপস্থিতি পৃথিবীর চৌম্বক ক্ষেত্রকে স্থানের মারাত্মক আয়নাইজিং বিকিরণ থেকে মানুষকে রক্ষা করতে দেয়। ক্ষেত্রটি চার্জযুক্ত কণাগুলিকে গ্রহের পৃষ্ঠে বোমাবর্ষণের অনুমতি দেয় না, তাদের দিক পরিবর্তন করতে বাধ্য করে।

অনুরূপ নিবন্ধ: