로렌츠 힘 계산기

자기장 속에서 움직이는 전하가 받는 힘입니다. 크기는 F = qvB sinθ로 전하량·속도·자기장 세기에 비례하며, 속도가 자기장에 수직일 때 가장 큽니다. 나란히 움직이면 힘을 전혀 받지 않습니다.

자기력이 항상 운동 방향과 수직이기 때문입니다. 속력은 그대로 두고 방향만 계속 바꾸므로 등속 원운동이 됩니다. 반지름은 r = mv/(qB)로 무거울수록·빠를수록 크고, 자기장이 셀수록 작아집니다. 질량분석기가 이 성질로 입자의 질량을 알아냅니다.

속도가 빨라지면 반지름도 그만큼 커져서 한 바퀴 도는 시간이 같기 때문입니다. f = qB/(2πm)에 속도가 들어가지 않습니다. 덕분에 입자가 빨라져도 가속 전압의 박자가 어긋나지 않아 사이클로트론이 작동합니다. 다만 광속에 가까워지면 상대론적으로 질량이 늘어 이 성질이 깨집니다.

자기장 속 도선이 F = BIL sinθ의 힘을 받기 때문입니다. 자석 사이에 놓인 코일의 양쪽이 서로 반대 방향으로 밀리면서 회전력이 생깁니다. 반 바퀴마다 전류 방향을 뒤집어 계속 같은 쪽으로 돌게 한 것이 직류 전동기이고, 그 역할을 정류자가 합니다.

하지 않습니다. 일은 힘과 변위의 방향이 같을 때 생기는데, 자기력은 항상 운동 방향과 수직이라 변위 방향 성분이 0입니다. 그래서 자기력만으로는 입자의 운동에너지가 변하지 않고 방향만 바뀝니다. 사이클로트론에서 입자를 실제로 가속하는 것은 전기장입니다.

매우 셉니다. 지구 자기장이 약 0.00005T, 냉장고 자석이 0.01T 정도이며 1T는 병원 MRI 수준입니다. 연구용 초전도 자석은 20T를 넘기도 합니다. 1T 자기장에서 전자의 사이클로트론 주파수는 약 28GHz입니다.