Lorentzova síla, síla působící na pohybující se nabité částice v magnetickém poli (obr. 1), hraje klíčovou roli v různých aplikacích od elektronických zařízení a motorů přes senzory, zobrazování až po biomedicínské aplikace. Bylo prokázáno, že magnetické pole je schopno zobrazit proud a vodivost, což má mnoho biologických a lékařských aplikací, například pro mapování elektrické aktivity v mozku a srdci a pro detekci abnormálních tkání, jako jsou nádory, pomocí změn elektrických vlastností. Lorentzova síla hraje stále větší roli v nových zobrazovacích technikách, jako je magnetoakustické zobrazování proudu, zobrazování Hallova jevu, ultrazvukem indukované Lorentzovo silové zobrazování vodivosti, magnetoakustická tomografie s magnetickou indukcí a Lorentzovo silové zobrazování akčních proudů pomocí magnetické rezonance. Naše skupina využívá efektu Lorentzovy síly ke studiu plamene, elektrochemických reakcí, měkkých materiálů a také Schilerenovy techniky. Vliv magnetického pole na iontové proudy je interdisciplinární koncept z oblasti elektrochemie, hydrodynamiky a magnetismu. Výsledky jsou někdy překvapivé a jejich objasnění může vést k nečekaným poznatkům o základních elektrochemických procesech i k novým praktickým aplikacím. V současné době se zabýváme vlivem Lorentzovy síly na elektrochemické oscilační reakce. Ukázali jsme, že Lorentzova síla může zvýšit transport hmoty v elektrochemických reakcích. Tento efekt se nazývá magnetohydrodynamický (MHD) efekt a je způsoben magnetickými silami, které vyvolávají konvektivní pohyby v elektrolytu.
 |
Obrázek 1: Schéma pohybu nabité částice v magnetickém poli. |
Magnetická síla totiž vyvolává konvektivní pohyb v elektrolytu v důsledku Lorentzovy síly, která je dána vztahem:
F= q(E + v × B)
kde E je elektrické pole, B je magnetické pole a v je rychlost nabité částice (q). Když iont (nabitá částice) vstoupí do magnetického pole, působí na něj síla, která je kolmá na směr rychlosti objektu a magnetického pole. Tato síla způsobuje dostředivé zrychlení a následně kruhový pohyb částice v prostředí na základě níže popsaných rovnic. V nepřítomnosti elektrického pole:
Tyto rovnice ukazují, že nabitá částice s rychlostí v kolmou na magnetické pole se pohybuje po kruhové dráze. Poloměr tohoto kruhového pohybu nepřímo úměrně závisí na intenzitách magnetického pole. To znamená, že v oblastech s vysokou intenzitou magnetického pole máme rotační pohyb s menším poloměrem, zatímco v oblastech s vyšší intenzitou magnetického pole je poloměr kruhového pohybu větší. Ve skutečnosti složka rychlosti rovnoběžná s magnetickými siločarami není ovlivněna, protože magnetická síla je pro pohyb rovnoběžný s polem nulová. Vzniká tak spíše šroubovitý pohyb (tj. pohyb po spirále) než pohyb po kružnici (obrázek 2). Lorentzova síla tedy zlepšuje přenos hmoty v elektrochemických článcích díky rotačnímu a spirálovému pohybu.
 |
Obrázek 2: Schéma spirálového pohybu nabité částice namísto pohybu kruhového. |
.