Γιατί μας ενδιαφέρει: Ακόμα και όταν ένας αγωγός κινείται εκτός μαγνητικού πεδίου, στα ηλεκτρόνιά του ασκούνται δυνάμεις Lorentz.

Αγωγός εκτελεί μεταφορική κίνηση με ταχύτητα που είναι κάθετη σε αυτόν. Ο αγωγός δεν κινείται μέσα σε μαγνητικό πεδίο. Να αποδείξετε ότι:

(α) Στα ελεύθερα ηλεκτρόνια του αγωγού ασκούνται δυνάμεις Lorentz, κατά μήκος του αγωγού.

(β) Τα ελεύθερα ηλεκτρόνιά του δεν συσσωρεύονται στο άκρο του αγωγού.

Απάντηση

(α) Το θετικό φορτίο του αγωγού συμμετέχει στην κίνηση του αγωγού. Δημιουργείται λοιπόν ηλεκτρικό ρεύμα ομόρροπο με τη κίνηση του αγωγού. Γύρω από αυτό το ρεύμα δημιουργείται μαγνητικό πεδίο, που είναι κάθετο στο ρεύμα, όπως φαίνεται στο Σχήμα.

Τα ηλεκτρόνια επίσης συμμετέχουν στην κίνηση του αγωγού παράλληλα με το ρεύμα του θετικού φορτίου. Άρα κινούνται κάθετα στο μαγνητικό πεδίο και γι’ αυτό ασκείται σε αυτά δύναμη Lorentz, όπως επίσης φαίνεται στο Σχήμα.

(β) Μαζί με τον αγωγό κινείται προς την ίδια κατεύθυνση, τόσο το θετικό όσο και το αρνητικό φορτίο. Επειδή τα φορτία είναι αντίθετα και κινούνται προς την ίδια κατεύθυνση και δημιουργούν γύρω τους αντίθετα μαγνητικά πεδία. Επιπλέον το θετικό και το αρνητικό φορτίο είναι ομοιόμορφα αναμεμειγμένα. Άρα το ολικό μαγνητικό πεδίο που δημιουργούν τα αντίθετα ηλεκτρικά φορτία, ομοιόμορφα αναμεμειγμένα και κινούμενα προς την ίδια κατεύθυνση είναι μηδενικό. Συνεπώς η συνισταμένη μαγνητική δύναμη που ασκείται σε κάθε ηλεκτρόνιο είναι μηδενική.