Как се държи електрически заредена частица в електрически и магнитни полета?

Как се държи електрически заредена частица в електрически и магнитни полета?
Как се държи електрически заредена частица в електрически и магнитни полета?
Anonim

Електрически заредена частица е частица, която има положителен или отрицателен заряд. Тя може да бъде както атоми, молекули, така и елементарни частици. Когато електрически заредена частица е в електрическо поле, кулоновата сила действа върху нея. Стойността на тази сила, ако стойността на силата на полето в определена точка е известна, се изчислява по следната формула: F=qE.

И така,

електрически заредена частица
електрически заредена частица

установихме, че електрически заредена частица, която е в електрическо поле, се движи под въздействието на кулоновата сила.

Сега разгледайте ефекта на Хол. Експериментално е установено, че магнитното поле влияе върху движението на заредените частици. Магнитната индукция е равна на максималната сила, която влияе върху скоростта на движение на такава частица от магнитното поле. Заредена частица се движи с единична скорост. Ако електрически заредена частица лети в магнитно поле с дадена скорост, тогава силата, която действа от страната на полето, ще бъдее перпендикулярна на скоростта на частицата и съответно на вектора на магнитната индукция: F=q[v, B]. Тъй като силата, която действа върху частицата, е перпендикулярна на скоростта на движение, тогава ускорението, дадено от тази сила, също е перпендикулярно на движението, е нормално ускорение. Съответно, праволинейна траектория на движение ще бъде огъната, когато заредена частица навлезе в магнитно поле. Ако една частица лети успоредно на линиите на магнитна индукция, тогава магнитното поле не действа върху заредената частица. Ако лети перпендикулярно на линиите на магнитна индукция, тогава силата, която действа върху частицата, ще бъде максимална.

движение на заредени частици
движение на заредени частици

Сега нека напишем закона на Нютон II: qvB=mv2/R, или R=mv/qB, където m е масата на заредената частица, а R е радиус на траекторията. От това уравнение следва, че частицата се движи в еднородно поле по окръжност с радиус. По този начин периодът на въртене на заредена частица в кръг не зависи от скоростта на движение. Трябва да се отбележи, че електрически заредена частица в магнитно поле има постоянна кинетична енергия. Поради факта, че силата е перпендикулярна на движението на частицата във всяка от точките на траекторията, силата на магнитното поле, която действа върху частицата, не върши работата, свързана с преместването на движението на заредената частица.

движение на заредена частица в магнитно поле
движение на заредена частица в магнитно поле

Посоката на силата, действаща върху движението на заредена частица в магнитно поле, може да се определи с помощта на "правилото на лявата ръка". За да направите това, трябва да поставите лявата си длан такатака че четири пръста показват посоката на скоростта на движение на заредена частица, а линиите на магнитна индукция са насочени към центъра на дланта, като в този случай палецът, огънат под ъгъл от 90 градуса, ще покаже посоката на сила, която действа върху положително заредена частица. В случай, че частицата има отрицателен заряд, тогава посоката на силата ще бъде противоположна.

Ако една електрически заредена частица попадне в областта на съвместно действие на магнитно и електрическо поле, тогава върху нея ще действа сила, наречена сила на Лоренц: F=qE + q[v, B]. Първият термин се отнася за електрическия компонент, а вторият - за магнитния.

Препоръчано: