Hur uppträder en elektriskt laddad partikel i elektriska och magnetiska fält?

En elektriskt laddad partikel är en partikel som har en positiv eller negativ laddning. Det kan vara både atomer, molekyler och elementära partiklar. När en elektriskt laddad partikel är i ett elektriskt fält, verkar Coulomb-kraften på den. Värdet av denna kraft, om värdet av fältstyrkan vid en viss punkt är känd, beräknas med följande formel: F = qE.

Och så, Vi bestämde oss för att en elektriskt laddad partikel, som är i ett elektriskt fält, rör sig under påverkan av Coulomb-kraften.

Tänk nu på Hall-effekten. Det fann sig experimentellt att ett magnetfält påverkar rörelsen hos laddade partiklar. Den magnetiska induktionen är lika med den maximala kraften som påverkar hastigheten hos en sådan partikel från magnetfältets sida. Den laddade partikelen rör sig vid en enhetshastighet. Om en elektriskt laddad partikel flyger in i ett magnetfält vid en given hastighet, kommer den kraft som verkar på fältets sida att vara vinkelrät mot partikelhastigheten och följaktligen till den magnetiska induktionsvektorn: F = q [v, B]. Eftersom kraften som verkar på partikeln är vinkelrätt mot rörelsens hastighet, är accelerationen som ges av denna kraft också vinkelrätt mot rörelsen, den normala accelerationen. Följaktligen böjes rörets rätlinjära bana när en laddad partikel träffar ett magnetfält. Om partikeln flyger parallellt med linjerna med magnetisk induktion, verkar magnetfältet inte på den laddade partikeln. Om den flyger vinkelrätt mot magnetiska induktionslinjer, kommer den kraft som verkar på partikeln att vara maximal.

Nu skriver vi ner Newtons lag II : qvB = mv ² / R, eller R = mv / qB, där m är massan av den laddade partikeln, och R är banans radie. Från denna ekvation följer att partikeln rör sig i ett likformigt fält längs omkretsen av radien. Sålunda är revolutioneringsperioden för en laddad partikel längs en cirkel inte beroende av rörelsens hastighet. Det bör noteras att för en elektriskt laddad partikel fångad i ett magnetfält är den kinetiska energin oförändrad. På grund av det faktum att kraften är vinkelrät mot partikelns rörelse vid någon av punkterna i banan, utför kraften av magnetfältet som verkar på partikeln inte det arbete som är förknippat med den laddade partikelns rörelse.

Kraftriktningen som verkar på rörelsen hos en laddad partikel i ett magnetfält kan bestämmas med användning av "vänsterhänthetsregeln". För att göra detta är det nödvändigt att placera den vänstra handflatan på ett sådant sätt att fyra fingrar indikerar riktningen för den laddade partikelns rörelsehastighet och linjerna med magnetisk induktion riktades mot mitten av handflatan, i vilket fall den böjda i 90 graders vinkel visar riktningen av kraften som verkar på det positiva En laddad partikel. I händelse av att partikeln har en negativ laddning, kommer kraftens riktning att vara motsatt.

Om en elektriskt laddad partikel faller in i området för kombinerad funktion av magnetiska och elektriska fält, kommer en kraft som heter Lorentz-kraften att fungera på det: F = qE + q [v, B]. Den första termen avser i detta fall den elektriska komponenten och den andra till den magnetiska komponenten.