Từ đập Tam Hiệp đến màn hình hiển thị điện tử: Cuộc đối thoại về lực ở nhiều quy mô khác nhau

Bài học này chúng ta sẽ bắt đầu một hành trình từcơ học vĩ môđếnđộng lực học vi môhành trình suy nghĩ. Hãy tưởng tượng dòng nước cuộn chảy tại đập Tam Hiệp làm quay máy phát điện khổng lồ, quá trình vật lý cốt lõi là dây dẫn chuyển động trong từ trường tạo ra dòng điện, còn lực cản mà dòng điện chịu trong từ trường thực chất là sự chồng chất vĩ mô của lực Lorentz tác động lên vô số hạt mang điện vi mô.lực Lorentzvề mặt vĩ mô. Ngược lại, trong tivi cũ, công nghệquét (scanning)chính là sử dụng từ trường điều khiển chùm electron: Chùm electron quét từ hàng trên cùng xuống hàng dưới cùng một lần được gọi là một khung hình.

Các định luật vật lý cốt lõi

• Lực Ampere (Ampere Force): $F=BIl$. Khi dòng điện vuông góc với từ trường đều, lực đạt giá trị cực đại.
• Lực Lorentz (Lorentz Force): $F=qvB$. Đây là bản chất vi mô của lực Ampere. Trong từ trường đều, nếu điện tích chuyển động theo vòng tròn thì $qvB=m\frac{v^2}{r}$.
• Quy luật chuyển động: Chu kỳ chuyển động tròn đều của hạt mang điện trong từ trường đều là $T=\frac{2\pi m}{qB}$, điều đáng ngạc nhiên là nó không phụ thuộc vào bán kính quỹ đạo và tốc độ chuyển động.