- Laddningar som rör sig i ett magnetfält upplever en kraft vinkelrät mot både deras hastighet och magnetfältet. Denna kraft kallas Lorentz-kraften.
- Kraftens storlek ges av F =qvBsinθ, där q är laddningen, v är hastigheten, B är magnetfältets styrka och θ är vinkeln mellan hastigheten och magnetfältet.
2. Avböjning av laddade partiklar:
– Lorentzkraften får laddade partiklar att avvika från sina rätlinjiga banor i ett magnetfält. Denna effekt används i olika enheter som katodstrålerör (CRT) och spektrometrar för att analysera och kontrollera laddade partikelstrålar.
3. Generering av magnetfält:
– Rörliga laddningar kan generera magnetfält. Detta är grundprincipen bakom elektromagneter, som använder elektriska strömmar för att skapa starka magnetfält. Elektromagneter används ofta i olika applikationer såsom motorer, generatorer, magnetisk resonanstomografi (MRI) och magnetisk levitation (maglev) tåg.
4. Motoreffekt:
– När en strömförande ledare placeras i ett magnetfält kan Lorentzkraften ge ett vridmoment på ledaren. Detta vridmoment kan få ledaren att rotera, vilket skapar en motoreffekt. Detta är principen bakom elmotorer, som omvandlar elektrisk energi till mekanisk energi.
5. Generatoreffekt:
- Omvänt kan en mekanisk rotation av en ledare i ett magnetfält inducera en elektromotorisk kraft (EMF) i ledaren. Denna EMF beror på det förändrade magnetiska flödet, enligt Faradays lag om elektromagnetisk induktion. Detta är principen bakom generatorer, som omvandlar mekanisk energi till elektrisk energi.
6. Magnetisk levitation (Maglev):
– Magnetiska fält kan också användas för att sväva föremål mot tyngdkraften. Detta uppnås genom att skapa en balans mellan den magnetiska kraften och gravitationskraften. Maglev-tåg använder denna princip för att uppnå höghastighetstransporter genom att sväva tågen ovanför spåren, minska friktionen och möjliggöra avsevärt minskad energiförbrukning och högre hastighet.
7. Magnetisk resonanstomografi (MRT):
– Magnetiska fält spelar en avgörande roll vid MRI, en medicinsk bildbehandlingsteknik. MRT använder starka magnetfält och radiovågor för att generera detaljerade bilder av inre kroppsstrukturer. Det magnetiska fältet justerar spinn av väteatomer i kroppen, och radiovågorna exciterar dessa spinn. De resulterande signalerna analyseras sedan för att skapa tvärsnittsbilder.
