Calcolatore forza di Lorentz

La forza di Lorentz è la forza elettromagnetica su una particella carica che si muove contemporaneamente in un campo elettrico e in un campo magnetico: F vale q per la somma vettoriale di E e il prodotto vettoriale di v con B. Quell’identità è l’equazione di lavoro dietro la deflessione dei raggi catodici, la tensione di Hall, le orbite di ciclotrone, la separazione nello spettrometro di massa e ogni problema del primo anno che chiede la forza in newton su uno ione in campi incrociati. Questo calcolatore della forza di Lorentz accetta una carica finita in coulomb e vettori tridimensionali di velocità, campo elettrico e campo magnetico in unità SI, valuta il prodotto vettoriale e la combinazione lineare con aritmetica in virgola mobile deterministica e restituisce il vettore forza in newton insieme alle componenti cartesiane e alla magnitudine.

Come si calcola il vettore della forza di Lorentz F = q(E + v × B)

La forza di Lorentz completa su una carica puntiforme q è il prodotto di quella carica per la somma del campo elettrico E e del prodotto vettoriale della velocità v con il campo magnetico B. Nelle unità SI, q è in coulomb, v in metri al secondo, E in volt al metro (equivalenti a newton per coulomb), B in tesla e la forza risultante F in newton.

Il termine elettrico qE è parallelo o antiparallelo a E a seconda del segno di q e non dipende dal fatto che la particella si muova. Il termine magnetico q per v croce B è sempre perpendicolare sia a v sia a B per la regola della mano destra, non compie lavoro meccanico e si annulla quando la carica è in quiete o quando v è parallelo a B. Questa capacità valuta quell’identità vettoriale, non la scorciatoia scalare da aula F uguale a q v B sen theta.

Quella scorciatoia è solo la magnitudine del pezzo magnetico, per un angolo scelto tra v e B, ed è un’intenzione di ricerca distinta già coperta da una pagina di forza magnetica. Correzioni relativistiche, reazione di irraggiamento, forza su un filo percorso da corrente I L croce B e formule del raggio di ciclotrone restano fuori dall’ambito.

Dove un calcolatore vettoriale della forza di Lorentz compare nel lavoro reale

I corsi introduttivi di fisica e ingegneria elettrica assegnano di continuo F uguale a q per E più v croce B così gli studenti combinano un campo elettrico uniforme con un campo magnetico uniforme prima di incontrare le equazioni di Maxwell in forma differenziale. I team di linea di fascio e vuoto stimano la forza su una carica di prova in una geometria nota di magnete ed elettrodi come primo passo prima di una simulazione completa di tracciamento delle particelle, usando una cella a campo uniforme quando l’apertura è semplice.

I modelli di plasma e magnetron impiegano la stessa identità a livello di singola particella per spiegare le derive E croce B senza erigere un risolutore fluidodinamico. I banchi di prova di produzione che documentano combinazioni di campo sicure possono generare tabelle di F versus v senza lasciare il percorso in forma chiusa.

Conservi su pagine distinte la scorciatoia magnetica scalare F uguale a q v B sen theta, la pagina solo elettrica F uguale a qE, la forza sul filo I L B sen theta e le formule del raggio di ciclotrone, così ogni intenzione di ricerca ha un risultato chiaro invece di uno strumento multi-formula sovraccarico che confonde sia gli studenti sia i motori di ricerca.