Ako sa elektricky nabité častice správajú v elektrických a magnetických poliach?

Elektricky nabitá častica je častica, ktorá má kladný alebo záporný náboj. Môže ísť o atómy, molekuly a elementárne častice. Keď je elektricky nabitá častica v elektrickom poli, na ňu pôsobí Coulombova sila. Hodnota tejto sily, ak je známa hodnota intenzity poľa v konkrétnom bode, sa vypočíta podľa tohto vzorca: F = qE.

A tak, Zistili sme, že elektricky nabitá častica, ktorá sa nachádza v elektrickom poli, sa pohybuje pod vplyvom Coulombovej sily.

Teraz zvážte Hallov efekt. Experimentálne sa zistilo, že magnetické pole ovplyvňuje pohyb nabitých častíc. Magnetická indukcia je rovná maximálnej sily, ktorá ovplyvňuje rýchlosť takejto častice zo strany magnetického poľa. Nabitá častica sa pohybuje pri jednotkovej rýchlosti. Ak elektricky nabitá častica preteká do magnetického poľa pri danej rýchlosti, potom sila, ktorá pôsobí na stranu poľa, bude kolmá na rýchlosť častice a teda magnetický indukčný vektor: F = q [v, B]. Keďže sila, ktorá pôsobí na časticu, je kolmá na rýchlosť pohybu, zrýchlenie dané touto silou je tiež kolmá na pohyb, je normálne zrýchlenie. V dôsledku toho bude priamočiare dráha pohybu zahnutá, keď nabitá častica zasiahne magnetické pole. Ak častica letí rovnobežne s líniami magnetickej indukcie, potom magnetické pole nečiní na nabitých časticiach. Ak letí kolmo na čiary magnetickej indukcie, potom sila pôsobiaca na časticu bude maximálna.

Teraz zapíšeme Newtonov zákon II : qvB = mv ² / R, alebo R = mv / qB, kde m je hmotnosť nabitých častíc a R je polomer trajektórie. Z tejto rovnice vyplýva, že častica sa pohybuje v jednotnom poli pozdĺž obvodu polomeru. Takže doba otáčania nabitej častice pozdĺž kružnice nezávisí na rýchlosti pohybu. Treba poznamenať, že pre elektricky nabité častice zachytené v magnetickom poli je kinetická energia nezmenená. Vzhľadom na skutočnosť, že sila je kolmá na pohyb častíc v ktoromkoľvek z bodov trajektórie, sila magnetického poľa pôsobiaca na časticu nevykonáva prácu súvisiacu s pohybom nabitých častíc.

Smer pôsobenia sily pôsobiaceho na pohyb nabitých častíc v magnetickom poli sa môže určiť pomocou "pravidla ľavej ruky". K tomu je potrebné umiestniť ľavú dlaň tak, že štyri prsty ukazujú smer rýchlosti pohybu nabitých častíc a línie magnetickej indukcie smerujú do stredu dlaní, v tomto prípade ohnutý uhol 90 stupňov ukáže smer sily pôsobiacej na pozitívnu Nabitá častica. V prípade, že častica má záporný náboj, smer sily bude opačný.

Ak elektricky nabitá častica padne do oblasti kombinovaného pôsobenia magnetických a elektrických polí, pôsobí na ňu sila nazývaná Lorentzova sila: F = qE + q [v, B]. Prvý termín sa v tomto prípade vzťahuje na elektrickú zložku a druhý na magnetickú zložku.