Cum se comportă o particulă încărcată electric în câmpuri electrice și magnetice?

O particulă încărcată electric este o particulă care are o încărcătură pozitivă sau negativă. Poate fi atât atomi, molecule, cât și particule elementare. Când o particulă încărcată electric se află într-un câmp electric, forța Coulomb acționează asupra acesteia. Valoarea acestei forțe, dacă valoarea cunoscută câmpuri puternice la un anumit punct, se calculează după următoarea formulă: F = qE.

Și așa, am stabilit că o particulă încărcată electric care se află într-un câmp electric se mișcă sub influența forței Coulomb.

Acum ia în considerare Hall efect. Sa constatat experimental că un câmp magnetic afectează mișcarea particulelor încărcate. Inducția magnetică este forța maximă care acționează asupra vitezei unei astfel de particule de câmpul magnetic. Particula încărcată se mișcă la viteza unității. Dacă particulele încărcate electric va zbura într-un câmp magnetic la o viteză predeterminată, forța care acționează asupra părții câmpului este perpendicular pe viteza particulei și vectorul inducție magnetică respectiv: F = q [v, B]. Deoarece forța care acționează asupra mișcării particulelor este perpendiculară pe viteza și accelerația, așa cum dată de această forță perpendiculară mișcării, accelerația este normal. În consecință, rectilinie traiectorie mecanică se va îndoi când o particulă încărcată lovește un câmp magnetic. Dacă particula zboară paralel cu liniile de inducție magnetică, atunci câmp magnetic nu afectează particula încărcată. Dacă zboară perpendicular pe liniile de inducție magnetică, atunci forța care acționează asupra particulei va fi maximă.

Acum scriem II Legea lui Newton: qvB = mv²/ R sau R = mv / qB, unde m este masa particulei încărcate și R este raza traiectoriei. Din această ecuație rezultă că particula se deplasează într-un câmp uniform de-a lungul circumferinței razei. Astfel, perioada de revoluție a unei particule încărcate de-a lungul unui cerc nu depinde de viteza mișcării. Trebuie remarcat faptul că pentru o particulă încărcată electric blocată într-un câmp magnetic, energia cinetică este neschimbată. Deoarece forța este perpendiculară pe mișcarea particulei la oricare dintre punctele traiectoriei, forță magnetică câmpul, care acționează asupra particulei, nu efectuează lucrări legate de mișcarea particulei încărcate.

Direcția de forța exercitată asupra mișcării unei particule încărcate într-un câmp magnetic poate fi determinat prin „regulile de mâna stângă.“ Pentru aceasta este necesar să se poziționeze mâna stângă, astfel încât patru degete arătând direcția vitezei unei particule încărcate, precum și liniile de inducție magnetică sunt îndreptate în centrul de palmier, în acest caz, îndoite la 90 de grade degetul mare va arăta direcția forței care acționează asupra pozitiv încărcate particule. În cazul în care particula are o sarcină negativă, direcția forței va fi opusă.

Dacă o particulă încărcată electric cade în regiunea acțiunii combinate a câmpurilor magnetice și electrice, atunci o forță numită forță Lorentz va acționa asupra ei: F = qE + q [v, B]. Primul termen în acest caz se referă la componenta electrică, iar cel de-al doilea la componenta magnetică.