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.
Eksamen: hva må du kunne?
Til eksamen bør du kunne tre ting svært godt. For det første må du kjenne formelen F = qvB sin vinkel og vite når den kan forenkles. For det andre må du kunne bestemme retningen på kraften med høyrehåndsregelen. For det tredje må du kunne koble lorentzkraft til sirkelbevegelse ved å sette qvB = mv²/r.
Sensor forventer at du forklarer valg av formel. Ikke skriv bare et tall. Skriv at partikkelen er ladet, at den beveger seg i et magnetfelt, og at kraften står vinkelrett på bevegelsen. Da viser du fysikkforståelse, ikke bare regneteknikk.
Eksamensstrategi
Begynn med en figur. Marker magnetfeltet tydelig. Skriv inn fartsretning og kraftretning. Hvis partikkelen er negativ, skriv eksplisitt at retningen snus. Når du regner, bruk standardform og riktige enheter. Avslutt med en kontroll: Er kraften realistisk? Har du brukt tesla, coulomb og meter per sekund? Har du svart på det oppgaven faktisk spør om?
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.