Πώς συμπεριφέρεται ηλεκτρικά φορτισμένων σωματιδίων σε ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία;

Ηλεκτρικά φορτισμένο σωματίδιο - ένα σωματίδιο, το οποίο έχει ένα θετικό ή αρνητικό φορτίο. Αυτό μπορεί να είναι είτε άτομα, μόρια ή στοιχειώδη σωματίδια. Όταν το σωματίδιο είναι ηλεκτρικά φορτισμένη σε ένα ηλεκτρικό πεδίο, Coulomb δύναμη ενεργεί πάνω του. Η αξία αυτής της δύναμης, αν γνωρίζετε την ένταση του πεδίου σε ένα συγκεκριμένο σημείο, υπολογίζεται με τον ακόλουθο τύπο: F = qE.

Έτσι, διαπιστώσαμε ότι το ηλεκτρικά φορτισμένο σωματίδιο, το οποίο είναι σε ένα ηλεκτρικό πεδίο, κινείται υπό την επίδραση της δύναμης Coulomb.

Τώρα σκεφτείτε το φαινόμενο Hall. Πειραματικά, διαπιστώθηκε ότι το μαγνητικό πεδίο επηρεάζει την κίνηση των φορτισμένων σωματιδίων. Μαγνητική επαγωγή είναι η μέγιστη δύναμη η οποία δρα επί της ταχύτητας ενός τέτοιου σωματιδίου από το μαγνητικό πεδίο. Ένα φορτισμένο σωματίδιο το οποίο κινείται με ταχύτητα. Εάν τα ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια θα πετάξει σε ένα μαγνητικό πεδίο σε μία προκαθορισμένη ταχύτητα, η δύναμη η οποία δρα από την πλευρά του πεδίου είναι κάθετη προς την ταχύτητα του σωματιδίου και το μαγνητικό φορέα επαγωγή αντιστοίχως: F = q [V, Β]. Δεδομένου ότι η δύναμη που δρα επί της πρότασης σωματιδίου είναι κάθετη προς την ταχύτητα, και την επιτάχυνση, όπως δίνεται από αυτή τη δύναμη κάθετη προς την κίνηση, η επιτάχυνση είναι κανονική. Κατά συνέπεια, η ευθεία διαδρομή της κίνησης είναι λυγισμένο σε επαφή με ένα φορτισμένο σωματίδιο σε ένα μαγνητικό πεδίο. Εάν το σωματίδιο εισέρχεται παράλληλα προς τις γραμμές της μαγνητικής επαγωγής, η μαγνητικό πεδίο δεν δρουν επί του φορτισμένου σωματιδίου. Αν αυτή εισέρχεται κάθετα προς τις γραμμές της μαγνητικής επαγωγής, η δύναμη που ασκείται στο σωματίδιο είναι σε ένα μέγιστο.

Τώρα γράφουμε II νόμο του Νεύτωνα: QVB = mv ² / R, ή R = mv / QB, όπου m - είναι η μάζα ενός φορτισμένου σωματιδίου, και R - η ακτίνα της τροχιάς. Από αυτή την εξίσωση έπεται ότι το σωματίδιο κινείται στο ομογενές πεδίο ενός κύκλου ακτίνας. Έτσι, η περίοδος της κυκλοφορίας ενός φορτισμένου σωματιδίου είναι ανεξάρτητη από την περιμετρική ταχύτητα της κίνησης. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι τα ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια παγιδεύονται στο μαγνητικό πεδίο, η κινητική ενέργεια είναι αμετάβλητη. Επειδή η δύναμη είναι κάθετη προς την κίνηση των σωματιδίων σε οποιοδήποτε από τα σημεία τροχιάς, η ισχύς του μαγνητικού πεδίου το οποίο δρα επί του σωματιδίου δεν εκτελεί την εργασία που σχετίζεται με τη μετακίνηση του φορτισμένου σωματιδίου.

Η κατεύθυνση της δύναμης που ασκείται επί της πρότασης ενός φορτισμένου σωματιδίου σε ένα μαγνητικό πεδίο μπορεί να καθορίζεται από τους «κανόνες του αριστερού χεριού.» Για αυτό, είναι αναγκαίο να τοποθετηθεί το αριστερό χέρι έτσι ώστε τέσσερα δάχτυλα δείχνοντας την κατεύθυνση της ταχύτητας ενός φορτισμένου σωματιδίου, καλά και οι μαγνητικές γραμμές επαγωγή κατευθύνεται στο κέντρο παλάμη, σε αυτή την περίπτωση λυγισμένα σε γωνία 90 μοιρών αντίχειρα θα δείχνουν την κατεύθυνση της δύναμης που ενεργεί επί του θετικά φορτισμένο σωματίδιο. Στην περίπτωση αυτή, εάν το σωματίδιο έχει ένα αρνητικό φορτίο, η κατεύθυνση δύναμη θα είναι το αντίθετο.

Εάν τα ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια που εμπίπτουν στην περιοχή της κοινής δράσης των μαγνητικών και ηλεκτρικών πεδίων, είναι μια δύναμη, που ονομάζεται η δύναμη Lorentz: F = qE + q [V, Β]. Ο πρώτος όρος σε αυτή την περίπτωση αναφέρεται σε ένα ηλεκτρικό εξάρτημα, και η δεύτερη - στο μαγνητικό πεδίο.