Lorentzkraft er kraften som virker på en elektrisk ladning når ladningen beveger seg i et magnetfelt. I Fysikk 2 møter du dette temaet i kapitler om felt og induksjon, fordi det binder sammen elektriske ladninger, magnetiske felt, sirkelbevegelse og energi. Når du forstår lorentzkraft, forstår du også hvorfor ladde partikler kan bøyes i magnetfelt, hvordan partikkelakseleratorer virker, og hvorfor mange teknologiske systemer bruker magnetfelt til å styre bevegelse.
Det viktigste i starten er å skille mellom tre størrelser: ladningen q, farten v og magnetfeltet B. En ladet partikkel som står stille i et magnetfelt, får ikke magnetisk kraft. Den må bevege seg. I tillegg må bevegelsen ha en komponent på tvers av feltet. Derfor handler lorentzkraft ikke bare om å sette tall inn i en formel, men om å lese retningene i situasjonen. Dette er ofte det som skiller en svak besvarelse fra en sterk eksamensbesvarelse.
Hva betyr lorentzkraft i Fysikk 2?
I Fysikk 2 brukes lorentzkraft til å beskrive hvordan magnetfelt påvirker ladde partikler i bevegelse. Det er ikke en ny type mystisk kraft, men en del av elektromagnetismen. Når ladninger beveger seg, kan de påvirkes av magnetfelt. Dette gir en kraft som kan endre retningen på bevegelsen. Derfor blir temaet viktig når du skal forstå både felt, partikkelbaner og teknologiske anvendelser.
Du bør kunne forklare begrepet på tre nivåer. Først må du kunne si hva fenomenet er. Deretter må du kunne bruke formelen riktig. Til slutt må du kunne tolke retningen og koble kraften til sirkelbevegelse. Mange oppgaver tester alle tre nivåene samtidig.
Formel og symboler
Den magnetiske delen av lorentzkraften skrives vanligvis slik:
F = qvB sin vinkel
I mange skoleoppgaver står farten vinkelrett på magnetfeltet. Da blir sin 90 grader lik 1, og formelen forenkles til:
F = qvB
Her betyr symbolene:
- F er kraften i newton, N.
- q er ladningen i coulomb, C.
- v er farten i meter per sekund, m/s.
- B er magnetfeltstyrken i tesla, T.
- vinkel er vinkelen mellom fartsretningen og magnetfeltet.
Legg merke til at q kan være positiv eller negativ. I beregninger bruker du ofte absoluttverdien når du finner størrelsen på kraften. Når du bestemmer retningen, må du derimot ta hensyn til fortegnet. En positiv ladning følger høyrehåndsregelen direkte. En negativ ladning, for eksempel et elektron, får kraft i motsatt retning av det høyrehåndsregelen gir for en positiv ladning.