Kako se električno nabijena čestica ponaša u električnim i magnetskim poljima?

Kako se električno nabijena čestica ponaša u električnim i magnetskim poljima?
Kako se električno nabijena čestica ponaša u električnim i magnetskim poljima?
Anonim

Električki nabijena čestica je čestica koja ima pozitivan ili negativan naboj. To mogu biti i atomi, molekuli i elementarne čestice. Kada je električno nabijena čestica u električnom polju, na nju djeluje Kulonova sila. Vrijednost ove sile, ako je poznata vrijednost jačine polja u određenoj tački, izračunava se po sljedećoj formuli: F=qE.

Dakle,

električno nabijena čestica
električno nabijena čestica

utvrdili smo da se električno nabijena čestica, koja se nalazi u električnom polju, kreće pod utjecajem Kulonove sile.

Sada razmotrite Hallov efekat. Eksperimentalno je utvrđeno da magnetsko polje utiče na kretanje naelektrisanih čestica. Magnetna indukcija jednaka je maksimalnoj sili koja utječe na brzinu kretanja takve čestice iz magnetnog polja. Nabijena čestica se kreće jediničnom brzinom. Ako električno nabijena čestica uleti u magnetsko polje određenom brzinom, tada će sila koja djeluje na stranu polja bitije okomita na brzinu čestice i, shodno tome, na vektor magnetske indukcije: F=q[v, B]. Kako je sila koja djeluje na česticu okomita na brzinu kretanja, onda je i ubrzanje koje daje ova sila okomito na gibanje, normalno ubrzanje. Shodno tome, pravolinijska putanja kretanja će biti savijena kada nabijena čestica uđe u magnetsko polje. Ako čestica leti paralelno s linijama magnetske indukcije, tada magnetsko polje ne djeluje na nabijenu česticu. Ako leti okomito na linije magnetske indukcije, tada će sila koja djeluje na česticu biti maksimalna.

kretanje naelektrisanih čestica
kretanje naelektrisanih čestica

Zapišimo sada Newtonov II zakon: qvB=mv2/R, ili R=mv/qB, gdje je m masa nabijene čestice, a R je radijus putanje. Iz ove jednačine slijedi da se čestica kreće u jednoličnom polju duž kružnice polumjera. Dakle, period okretanja nabijene čestice u krugu ne zavisi od brzine kretanja. Treba napomenuti da električno nabijena čestica u magnetskom polju ima konstantnu kinetičku energiju. Zbog činjenice da je sila okomita na kretanje čestice u bilo kojoj točki putanje, sila magnetskog polja koja djeluje na česticu ne obavlja rad povezan s pomicanjem nabijene čestice.

kretanje nabijene čestice u magnetskom polju
kretanje nabijene čestice u magnetskom polju

Smjer sile koja djeluje na kretanje nabijene čestice u magnetskom polju može se odrediti korištenjem "pravila lijeve ruke". Da biste to učinili, morate tako postaviti lijevi dlantako da četiri prsta označavaju smjer brzine kretanja nabijene čestice, a linije magnetske indukcije usmjerene su na centar dlana, u kom slučaju će palac savijen pod uglom od 90 stepeni pokazivati smjer kretanja sila koja djeluje na pozitivno nabijenu česticu. U slučaju da čestica ima negativan naboj, tada će smjer sile biti suprotan.

Ako električno nabijena čestica uđe u područje zajedničkog djelovanja magnetskog i električnog polja, tada će na nju djelovati sila koja se zove Lorentzova sila: F=qE + q[v, B]. Prvi termin se odnosi na električnu komponentu, a drugi na magnetnu.

Preporučuje se: