Kako se električno nabiti delec obnaša v električnem in magnetnem polju?

Kako se električno nabiti delec obnaša v električnem in magnetnem polju?
Kako se električno nabiti delec obnaša v električnem in magnetnem polju?
Anonim

Električno nabiti delec je delec, ki ima pozitiven ali negativen naboj. Lahko so tako atomi, molekule in elementarni delci. Ko je električno nabit delec v električnem polju, nanj deluje Coulombova sila. Vrednost te sile, če je vrednost jakosti polja na določeni točki znana, se izračuna po naslednji formuli: F=qE.

Torej,

električno nabit delec
električno nabit delec

ugotovili smo, da se električno nabit delec, ki je v električnem polju, giblje pod vplivom Coulombove sile.

Zdaj razmislite o Hallovem učinku. Eksperimentalno je bilo ugotovljeno, da magnetno polje vpliva na gibanje nabitih delcev. Magnetna indukcija je enaka največji sili, ki vpliva na hitrost gibanja takega delca iz magnetnega polja. Nabit delec se premika z enoto hitrosti. Če električno nabiti delec leti v magnetno polje z dano hitrostjo, bo sila, ki deluje na strani polja, enakaje pravokotna na hitrost delcev in s tem na vektor magnetne indukcije: F=q[v, B]. Ker je sila, ki deluje na delec, pravokotna na hitrost gibanja, je pospešek, ki ga daje ta sila, tudi pravokoten na gibanje, normalen pospešek. V skladu s tem se bo pravocrtna pot gibanja upognila, ko nabiti delec vstopi v magnetno polje. Če delček leti vzporedno s črtami magnetne indukcije, potem magnetno polje ne deluje na nabiti delec. Če leti pravokotno na črte magnetne indukcije, bo sila, ki deluje na delec, največja.

gibanje nabitih delcev
gibanje nabitih delcev

Sedaj zapišimo Newtonov II zakon: qvB=mv2/R, ali R=mv/qB, kjer je m masa nabitega delca, R pa polmer poti. Iz te enačbe sledi, da se delec giblje v enotnem polju vzdolž kroga polmera. Tako obdobje vrtenja nabitega delca v krogu ni odvisno od hitrosti gibanja. Treba je opozoriti, da ima električno nabit delec v magnetnem polju konstantno kinetično energijo. Zaradi dejstva, da je sila pravokotna na gibanje delca na kateri koli točki poti, sila magnetnega polja, ki deluje na delec, ne opravi dela, povezanega s premikanjem gibanja nabitega delca.

gibanje nabitega delca v magnetnem polju
gibanje nabitega delca v magnetnem polju

Smer sile, ki deluje na gibanje nabitega delca v magnetnem polju, lahko določimo s pomočjo "pravila leve roke". Če želite to narediti, morate levo dlan postaviti takotako da štirje prsti označujejo smer hitrosti gibanja nabitega delca, črte magnetne indukcije pa so usmerjene v središče dlani, v tem primeru pa bo palec, upognjen pod kotom 90 stopinj, kazal smer sila, ki deluje na pozitivno nabit delec. V primeru, da ima delec negativen naboj, bo smer sile nasprotna.

Če električno nabit delec pride v območje skupnega delovanja magnetnega in električnega polj, bo nanj delovala sila, imenovana Lorentzova sila: F=qE + q[v, B]. Prvi izraz se nanaša na električno komponento, drugi pa na magnetno.

Priporočena: