Fémdrót mozgatása mágneses mezőben

9971

Ha egy \(q\) elektromos töltés mágneses mezőben mozog úgy, hogy a \(\overrightarrow{v}\) sebességéhez képest a \(\overrightarrow{B}\) mágneses indukciónak van merőleges összetevője \((\overrightarrow{B}_{\perp})\), akkor a töltésre mindig hat Lorentz-erő, melynek nagysága:

\[F_L=q\cdot v\cdot B_{\perp}\]

irányát pedig a jobbkézszabály határozza meg.

Ha egy szigetelőanyagból készült testet (például PVC-csövet) mozgatunk a sebességre merőleges mágneses mezőben, akkor hiába hat a benne lévő protonokra, elektronokra a Lorentz-erő. Ugyanis a szigetelőanyagokban az összes töltött részecske a saját atomjában, molekulájában erősen kötve van, így a Lorentz-erő nem képes kimozdítani a helyéből. Azonban a fémekben az elektronoknak csak egy része van erősen kötve az atomjához, míg atomonként 1-2 elektron szabadon repked a fémen belül (ezeket az elektronokat szabad, vezetési, delokalizált jelzővel illetjük). Ezért ha fémet (például egy fémdrótot) mozgatunk mágneses mezőben, akkor a benne lévő szabad elektronokat a Lorentz-erő elmozdíthatja a fém atommagjaihoz, a kristályrácshoz képest. Nézzünk egy ilyen esetet!