Lezione forza di lorentz

La forza di Lorentz

Una calamita riesce a deviare il fascio catodico

Non importa che le cariche siano contenute in un filo.Cariche elettriche in moto sono soggette a forze dovuteal campo magnetico.

Forza di Lorentz

PER LE CARICHE POSITIVE

Il moto di una carica in un campo magnetico uniforme.

Il lavoro compiuto dalla forza di Lorentz è sempre nullo.

La forza di Lorentz non può cambiare il valore della velocità di una carica…

ma modifica la sua direzione.

Ricava il raggio della traiettoria circolare

Se la velocità della carica non è perpendicolare alle linee di campo

Nella direzione parallela a B: moto rettilineo uniformeNella direzione perpendicolare a B: moto circolare uniforme

Se il campo magnetico non è uniforme, la traiettoria delle particelle cariche diventa più stretta dove B è più intenso.

Per esempio, le particelle cariche provenienti dal vento solare, rimangono intrappolate nel campo magnetico terrestre e contribuiscono a formare le fasce di Van Allen.

Quando queste particelle, molto energetiche, colpiscono le molecole dell’atmosfera, possono provocare il fenomeno delle aurore boreali.

Aurora boreale al polo nord

Vista dal satellite

Vista dalla Stazione Spaziale Internazionale

Un’altra applicazione: il forno microonde

Il meccanismo di funzionamento del forno a microonde: un dispositivo, chiamato magnetron, genera un campo elettromagnetico variabile, ovvero la radiazione a microonde. L'oscillazione del campo elettromagnetico, che si ripete 2 miliardi e 450 milioni di volte al secondo (2,45 GHz), è capace di produrre oscillazioni nelle molecole che possiedono polarizzazione, principalmente acqua.La camera di cottura è sostanzialmente una gabbia di Faraday che impedisce la fuoriuscita di microonde

Questo è il primo Magnetron, così come fu creato nel 1940 da Randall e Boot a Birmingham. E' proprio questo l'oggetto che fu spedito in gran segreto negli Stati Uniti affinché venisse là prodotto industrialmente come cuore del RADAR, apparecchio che diede agli alleati un vantaggio tattico straordinario.

Magnetron microonde:800 W, 2.45 GHz, l=12.2 cm

L'alta tensione è inviata al filamento del catodo. Raggiunta una certa temperatura, il filamento emette elettroni, che vengono attratti dall'anodo, carico positivamente.Gli ampi magneti generano un campo che fa fluire verso l'esterno la nube rotante di elettroni. In questo modo si generano raggi che passano attraverso ogni cavità presente tra i piatti del condensatore. Il passaggio di un raggio fornisce carica negativa alla cavità, carica che poi decresce fino al passaggio del raggio successivo. L'aumento e la diminuzione della carica negativa producono nelle cavità un campo elettromagnetico che oscilla a 2,45 GHz.L'antenna collegata risuona a questa frequenza ed emette microonde dalla sua punta.