Calculateur de force de Lorentz
Une charge de 2 C à 3 m/s selon x, dans un champ électrique de 4 V/m selon y et un champ magnétique de 5 T selon z, subit 22 N vers les y négatifs. Saisissez la charge et les trois vecteurs pour obtenir la force. Gratuit dans votre navigateur.
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Exemple résolu
- Charge
- 2
- Vitesse
- 3, 0, 0
- Champ électrique
- 0, 4, 0
- Champ magnétique
- 0, 0, 5
- Force
- 0, -22, 0 N
- Force en x
- 0
- Force en y
- -22
- Force en z
- 0
La force de Lorentz est la force électromagnétique subie par une particule chargée qui se déplace à la fois dans un champ électrique et dans un champ magnétique : F vaut q fois la somme vectorielle de E et du produit vectoriel de v par B. Cette identité est l’équation de travail derrière la déflexion des rayons cathodiques, la tension de Hall, les orbites de cyclotron, la séparation dans un spectromètre de masse et tout problème de première année qui demande la force en newtons sur un ion dans des champs croisés.
Comment le vecteur de force de Lorentz F = q(E + v × B) est calculé
La force de Lorentz complète sur une charge ponctuelle q est le produit de cette charge par la somme du champ électrique E et du produit vectoriel de la vitesse v par le champ magnétique B. En unités SI, q s’exprime en coulombs, v en mètres par seconde, E en volts par mètre (équivalents à des newtons par coulomb), B en teslas, et la force résultante F en newtons.
Le terme électrique qE est parallèle ou antiparallèle à E selon le signe de q et ne dépend pas du mouvement de la particule. Le terme magnétique q fois v croix B est toujours perpendiculaire à v et à B par la règle de la main droite, ne fournit aucun travail mécanique et s’annule lorsque la charge est au repos ou lorsque v est parallèle à B. Cette capacité évalue cette identité vectorielle, et non le raccourci scalaire de cours F égal à q v B sin thêta.
Ce raccourci n’est que la magnitude du morceau magnétique, pour un angle choisi entre v et B, et correspond à une intention de recherche distincte déjà servie par une page de force magnétique. Les corrections relativistes, la réaction de rayonnement, la force sur un fil parcouru par un courant I L croix B et les formules de rayon de cyclotron sortent également du périmètre.
Où un calculateur vectoriel de force de Lorentz intervient dans le travail réel
Les cours d’introduction de physique et de génie électrique assignent constamment F égal à q fois E plus v croix B afin que les étudiants combinent un champ électrique uniforme et un champ magnétique uniforme avant de rencontrer les équations de Maxwell sous forme différentielle. Les équipes de ligne de faisceau et de vide estiment la force sur une charge d’essai dans une géométrie connue d’aimant et d’électrodes comme premier passage avant une simulation complète de suivi de particules, en utilisant une cellule de champ uniforme lorsque l’ouverture est simple.
Les modèles de plasma et de magnétron emploient la même identité au niveau d’une particule unique pour expliquer les dérives E croix B sans dresser un solveur fluide. Les montages d’essai de production qui documentent des combinaisons de champs sûres peuvent générer des tables de F versus v sans quitter le chemin de forme fermée.
Conservez sur des pages distinctes le raccourci magnétique scalaire F égal à q v B sin thêta, la page uniquement électrique F égal à qE, la force sur un fil I L B sin thêta et les formules de rayon de cyclotron, afin que chaque intention de recherche ait un résultat clair plutôt qu’un outil multi-formules surchargé qui brouille à la fois les étudiants et les moteurs de recherche.
Cas d’usage
Exercices vectoriels de Lorentz en cours et en laboratoire
Calculez F = q(E + v × B) pour des charges de manuel et des vecteurs de champ SI, afin que enseignants et correcteurs automatiques partagent une vérité de référence, y compris les erreurs de composante non finie.
Estimations de premier passage faisceau, Hall et plasma
Estimez le vecteur de force en newtons sur une charge en mouvement dans E et B uniformes avant une simulation complète de suivi de particules, de magnétron ou de multiphysique.
Questions fréquentes
Quelle formule ce calculateur de force de Lorentz utilise-t-il ?
L’identité vectorielle F = q(E + v × B) avec q en coulombs, v en m/s, E en V/m, B en teslas et F en newtons. La réponse indique aussi qE et q(v × B) séparément.
Que se passe-t-il si une composante n’est pas un nombre fini ?
Chaque valeur de charge et chaque composante de vitesse, de champ électrique et de champ magnétique doit être un nombre fini ; NaN, Infinity, les entrées manquantes et le texte non numérique sont rejetés.
En quoi cela diffère-t-il de F = qvB sinθ ?
F = qvB sinθ est la magnitude du seul terme magnétique, pour un angle choisi. Ce calculateur renvoie la force 3D complète, y compris le terme électrique qE et le terme magnétique orienté q(v × B).
Combien coûte le calculateur de force de Lorentz ?
L’outil du navigateur est gratuit et s’exécute en local.
Comment se répartit la force dans l'exemple à 2 C ?
La partie électrique vaut 8 N selon y, et la partie magnétique, plus forte, pousse dans le sens opposé. Leur somme donne une force de 22 N orientée vers les y négatifs, sans composante selon x ni selon z.
Outils associés
Pour les développeurs — accès API
Tout sur cette page est disponible par programmation. Cette section s'adresse aux équipes qui veulent l'intégrer à leurs systèmes ; les autres peuvent simplement utiliser l'outil ci-dessus.
Endpoint
Authentification par jeton Bearer : un seul POST met la tâche en file d’attente, et le résultat vous parvient par webhook ou lien signé.
Appeler depuis votre stack
curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/phys/lorentz-force \
-H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
-H "Content-Type: application/json" \
-d '{"charge":2,"velocity":[3,0,0],"electric_field":[0,4,0],"magnetic_field":[0,0,5]}'const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/phys/lorentz-force", {
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0
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task_id = res.json()["task_id"]<?php
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req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/phys/lorentz-force", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)Exemple de requête
{
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"velocity": [
3,
0,
0
],
"electric_field": [
0,
4,
0
],
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0,
0,
5
]
}Exemple de réponse
{
"task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
"type": "phys.lorentz_force",
"status": "queued",
"_links": {
"result": "/tasks/tsk_…/result"
}
}L’API est asynchrone : chaque appel renvoie un task_id immédiatement, puis vous interrogez l’état à raison d’une requête par seconde.
Tarifs
Le prix est publié, sans tokens ni crédits. Une tâche qui échoue n’est pas facturée.
Limites
max_abs_component | 1000000000000000 |
Erreurs
| HTTP | Code | Signification |
|---|---|---|
401 | unauthorized | Clé API absente ou invalide : vérifiez l’en-tête Authorization. |
402 | insufficient_balance | Solde insuffisant : rechargez votre compte pour lancer cette tâche. |
404 | unknown_type | Type de tâche inconnu : vérifiez le champ type de votre requête. |
429 | rate_limited | Trop de requêtes : ralentissez la cadence, puis réessayez. |
Notes techniques
Ce calculateur de force de Lorentz accepte une charge finie en coulombs et des vecteurs tridimensionnels de vitesse, de champ électrique et de champ magnétique en unités SI, évalue le produit vectoriel et la combinaison linéaire avec une arithmétique flottante déterministe, et renvoie le vecteur force en newtons ainsi que ses composantes cartésiennes et sa magnitude. Toute composante manquante, infinie ou qui n’est pas un nombre fini est rejetée avec invalid_input afin qu’une confusion d’unités ne devienne jamais silencieusement une mauvaise réponse.
Comment le vecteur de force de Lorentz F = q(E + v × B) est calculé
L’algorithme analyse quatre entrées, exige que chaque composante soit un nombre fini, forme v croix B comme le triplet (vy Bz moins vz By, vz Bx moins vx Bz, vx By moins vy Bx), ajoute E, multiplie par q et nettoie chaque valeur à douze chiffres significatifs pour un JSON stable.
Ce que vous envoyez et ce que vous recevez
Chaque vecteur doit être un tableau d’exactement trois nombres finis. Les valeurs numériques et les chaînes numériques sont toutes deux acceptées afin que les formulaires et le collage depuis un tableur restent commodes ; les chaînes de préfixe SI telles qu’un microcoulomb écrit en texte ne sont pas interprétées, donc passez 1e-6 pour une source d’un microcoulomb. La charge, la vitesse et les deux champs peuvent être positifs, négatifs ou nuls ; une charge au repos dans un champ électrique nul donne une force nulle, qui est le résultat honnête. Envoyez une charge finie sous le champ charge en coulombs, un vecteur vitesse de longueur trois sous velocity en mètres par seconde, un champ électrique de longueur trois sous electric_field en volts par mètre et un champ magnétique de longueur trois sous magnetic_field en teslas. La charge est aussi acceptée comme q, Q ou coulombs ; la vitesse comme v ; electric_field comme E ou electric ; magnetic_field comme B ou magnetic ; une seule clé peut apparaître pour chaque grandeur dans une requête. Les champs manquants, les chaînes vides, NaN, Infinity, le texte non numérique et les vecteurs qui n’ont pas une longueur trois échouent avec invalid_input et ne sont pas facturés. En cas de succès, la réponse répète les entrées nettoyées, renvoie force comme vecteur newton principal, force_x, force_y et force_z comme les mêmes composantes cartésiennes, magnitude comme la longueur euclidienne, electric_force comme qE, magnetic_force comme q fois v croix B, unit égal à N, formule F = q(E + v × B) et method lorentz_force. Un contrôle classique de cours est une charge de deux coulombs, une vitesse de trois mètres par seconde selon x, un champ électrique de quatre volts par mètre selon y et un champ magnétique de cinq teslas selon z, ce qui donne la force zéro, moins vingt-deux, zéro newtons. Le tarif des appels API réussis est la base publiée de $0.002 par élément ; les échecs de validation ne consomment pas le solde prépayé.
Où un calculateur vectoriel de force de Lorentz intervient dans le travail réel
Les laboratoires d’instrumentation qui placent une charge connue à une vitesse connue entre des plaques étalonnées et des bobines de Helmholtz peuvent appeler l’API et affirmer que le vecteur newton attendu correspond à la lecture d’une sonde de force dans la tolérance. Comme cette capacité est un moteur parse pur, le tarif API est la base publiée de $0.002 par élément réussi et une validation en échec ne consomme pas le solde.
Cas d'intégration
Clés de réponses et contrôles de montages d’instruments
Générez en masse les composantes de force attendues pour q, v, E et B connus dans des fixtures de concours, des feuilles de travail et des tables étalonnées de plaques et de bobines.
Questions techniques
Quelles unités devez-vous utiliser ?
SI uniquement : charge en coulombs, vitesse en mètres par seconde, champ électrique en volts par mètre, champ magnétique en teslas. Convertissez vous-même les microcoulombs et les gauss (1 µC = 1e-6 C, 1 G = 1e-4 T).