Lorentz force (로렌치 힘)란?

Lorentz force의 정의

 

로렌츠 힘은 전자기장에서 움직이는 하전 입자가 경험하는 힘을 설명하는 물리학의 기본 개념이다.

이 힘은 그것을 설명하는 방정식을 처음 유도한 네덜란드 물리학자 Hendrik Lorentz의 이름을 따서 명명되었다.

로렌츠 힘은 다음 방정식으로 제공된다.

F = q(E + V × B)

여기서 F는 하전 입자에 작용하는 힘, q는 입자의 전하, E는 전기장, v는 입자의 속도, B는 자기장이다.

두 번째 항인 v x B는 속도와 자기장 벡터의 교차 곱으로 알려져 있다.

이 용어는 자기장에서 하전 입자의 편향을 담당하며 모터, 발전기 및 입자 가속기를 포함한 전자기학의 많은 응용 분야의 기초이다.

Lorentz force (로렌츠 힘)은 크기와 방향이 모두 있는 벡터량이다.

힘의 방향은 입자의 속도와 자기장 방향 모두에 수직이다.

힘의 크기는 입자의 전하, 자기장의 세기 및 입자의 속도에 비례한다.

로렌츠 힘은 자기장에서 하전 입자의 거동, 전기장에서 하전 입자의 운동, 음극선관 및 질량 분석기와 같은 장치의 작동과 같은 다양한 현상을 설명하는 데 사용할 수 있다.

전반적으로 로렌츠 힘은 전자기학의 기본 개념이며 많은 물리학 및 공학 분야에서 중요한 역할을 한다.

 

Lorentz force의 응용분야

 

Lorentz force (로렌치 힘)은 입자 물리학에서 일상 기술에 이르기까지 광범위한 분야에서 수많은 응용 프로그램을 보유하고 있다.

Lorentz force (로렌치 힘)의 가장 일반적인 응용 프로그램 중 일부는 다음과 같다.

모터 및 발전기: 로렌츠 힘은 전기 모터 및 발전기 작동의 기초이다.

전류가 흐르는 도체를 자기장에 넣으면 로렌츠 힘으로 인해 도체가 회전하여 기계 작업을 생성하거나 전기를 생성하는 데 사용할 수 있다.

입자 가속기: 입자 가속기에서 Lorentz force (로렌치 힘)은 하전 입자를 높은 에너지로 가속하는 데 사용된다.

강한 자기장을 가하면 하전 입자가 원형 경로로 편향되고 자기장의 강도를 조절하여 입자의 속도와 에너지를 높일 수 있다.

자기 공명 영상(MRI): MRI 기계에서 Lorentz force (로렌츠 힘)은 신체 내부의 이미지를 생성하는 데 사용된다.

신체에 강한 자기장을 가함으로써 Lorentz force (로렌치 힘)은 신체 조직의 양성자를 정렬한 다음 고주파 펄스를 적용하여 이미지를 생성하는 데 사용할 수 있는 감지 가능한 신호를 생성한다.

음극선관(CRT): CRT는 Lorentz force (로렌츠 힘)을 사용하여 화면에 이미지를 생성한다.

전자빔이 생성되고 자기장에 의해 유도되어 스크린을 가로질러 스캔하며 인광 코팅에 부딪혀 눈에 보이는 이미지를 생성한다.

질량 분석법: 질량 분석기에서 Lorentz force (로렌치 힘)은 자기장에서 하전 입자를 편향시키는 데 사용된다.

입자의 편향을 측정하여 입자의 질량 대 전하 비율을 결정할 수 있어 미지의 물질을 식별할 수 있다.

전반적으로 Lorentz force (로렌치 힘)은 물리학, 공학 및 기술 분야에서 수많은 응용 분야를 보유하고 있으며 계속해서 활발한 연구 및 개발 분야가 되고 있다.