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

Kako se električki nabijena čestica ponaša u električnim i magnetskim poljima?
Kako se električki 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, molekule i elementarne čestice. Kada se električki nabijena čestica nalazi u električnom polju, na nju djeluje Coulombova sila. Vrijednost ove sile, ako je poznata vrijednost jakosti polja u određenoj točki, izračunava se po sljedećoj formuli: F=qE.

Dakle,

električno nabijena čestica
električno nabijena čestica

utvrdili smo da se električki nabijena čestica, koja je u električnom polju, kreće pod utjecajem Coulombove sile.

Sada razmotrite Hallov efekt. Eksperimentalno je utvrđeno da magnetsko polje utječe na kretanje nabijenih čestica. Magnetska indukcija jednaka je maksimalnoj sili koja utječe na brzinu kretanja takve čestice iz magnetskog polja. Nabijena čestica kreće se jediničnom brzinom. Ako električki nabijena čestica uleti u magnetsko polje određenom brzinom, tada će sila koja djeluje na stranu polja bitiokomita je na brzinu čestice i, sukladno tome, na vektor magnetske indukcije: F=q[v, B]. Budući da je sila koja djeluje na česticu okomita na brzinu gibanja, onda je akceleracija koju daje ova sila također okomita na gibanje, normalno je ubrzanje. Sukladno tome, pravocrtna putanja gibanja bit će 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 nabijenih čestica
kretanje nabijenih čestica

Sada napišimo Newtonov II zakon: qvB=mv2/R, ili R=mv/qB, gdje je m masa nabijene čestice, a R je radijus putanje. Iz ove jednadžbe slijedi da se čestica kreće u jednoličnom polju duž kružnice polumjera. Dakle, period okretanja nabijene čestice u krugu ne ovisi o brzini kretanja. Treba napomenuti da električki nabijena čestica u magnetskom polju ima stalnu kinetičku energiju. Zbog činjenice da je sila okomita na gibanje čestice u bilo kojoj točki putanje, sila magnetskog polja koja djeluje na česticu ne obavlja rad povezan s pomicanjem gibanja nabijene čestice.

gibanje nabijene čestice u magnetskom polju
gibanje nabijene čestice u magnetskom polju

Smjer sile koja djeluje na kretanje nabijene čestice u magnetskom polju može se odrediti pomoću "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 prema središtu dlana, pri čemu će palac savijen pod kutom od 90 stupnjeva pokazati smjer sila koja djeluje na pozitivno nabijenu česticu. U slučaju da čestica ima negativan naboj, tada će smjer sile biti suprotan.

Ako električki 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 pojam se odnosi na električnu komponentu, a drugi na magnetsku.

Preporučeni: