Kā elektriski lādēta daļiņa uzvedas elektriskajā un magnētiskajā laukā?

Kā elektriski lādēta daļiņa uzvedas elektriskajā un magnētiskajā laukā?
Kā elektriski lādēta daļiņa uzvedas elektriskajā un magnētiskajā laukā?
Anonim

Elektriski lādēta daļiņa ir daļiņa, kurai ir pozitīvs vai negatīvs lādiņš. Tie var būt gan atomi, gan molekulas, gan elementārdaļiņas. Kad elektriski lādēta daļiņa atrodas elektriskajā laukā, uz to iedarbojas Kulona spēks. Šī spēka vērtību, ja ir zināma lauka intensitātes vērtība noteiktā punktā, aprēķina pēc šādas formulas: F=qE.

Tātad,

elektriski lādēta daļiņa
elektriski lādēta daļiņa

noteicām, ka elektriski lādēta daļiņa, kas atrodas elektriskajā laukā, pārvietojas Kulona spēka ietekmē.

Tagad apsveriet Hallas efektu. Eksperimentāli tika atklāts, ka magnētiskais lauks ietekmē lādētu daļiņu kustību. Magnētiskā indukcija ir vienāda ar maksimālo spēku, kas ietekmē šādas daļiņas kustības ātrumu no magnētiskā lauka. Uzlādēta daļiņa pārvietojas ar vienības ātrumu. Ja elektriski lādēta daļiņa ielido magnētiskajā laukā ar noteiktu ātrumu, tad spēks, kas iedarbojas uz lauka pusi, būsir perpendikulāra daļiņu ātrumam un attiecīgi magnētiskās indukcijas vektoram: F=q[v, B]. Tā kā spēks, kas iedarbojas uz daļiņu, ir perpendikulārs kustības ātrumam, tad arī šī spēka dotais paātrinājums ir perpendikulārs kustībai, ir normāls paātrinājums. Attiecīgi taisnvirziena kustības trajektorija tiks saliekta, kad uzlādēta daļiņa nonāks magnētiskajā laukā. Ja daļiņa lido paralēli magnētiskās indukcijas līnijām, tad magnētiskais lauks neiedarbojas uz uzlādēto daļiņu. Ja tas lido perpendikulāri magnētiskās indukcijas līnijām, tad spēks, kas iedarbojas uz daļiņu, būs maksimālais.

lādētu daļiņu kustība
lādētu daļiņu kustība

Tagad uzrakstīsim Ņūtona II likumu: qvB=mv2/R vai R=mv/qB, kur m ir lādētās daļiņas masa, un R ir trajektorijas rādiuss. No šī vienādojuma izriet, ka daļiņa pārvietojas vienmērīgā laukā pa rādiusa apli. Tādējādi uzlādētas daļiņas apgriezienu periods aplī nav atkarīgs no kustības ātruma. Jāņem vērā, ka elektriski lādētai daļiņai magnētiskajā laukā ir nemainīga kinētiskā enerģija. Sakarā ar to, ka spēks ir perpendikulārs daļiņas kustībai jebkurā no trajektorijas punktiem, magnētiskā lauka spēks, kas iedarbojas uz daļiņu, neveic darbu, kas saistīts ar lādētās daļiņas kustības pārvietošanu.

lādētas daļiņas kustība magnētiskajā laukā
lādētas daļiņas kustība magnētiskajā laukā

Spēka virzienu, kas iedarbojas uz lādētas daļiņas kustību magnētiskajā laukā, var noteikt, izmantojot "kreisās rokas likumu". Lai to izdarītu, jums ir jānovieto kreisā plauksta tātā, lai četri pirksti norādītu lādētas daļiņas kustības ātruma virzienu un magnētiskās indukcijas līnijas būtu vērstas uz plaukstas centru, tādā gadījumā 90 grādu leņķī saliektais īkšķis rādīs daļiņas kustības virzienu. spēks, kas iedarbojas uz pozitīvi lādētu daļiņu. Gadījumā, ja daļiņai ir negatīvs lādiņš, tad spēka virziens būs pretējs.

Ja elektriski lādēta daļiņa nokļūst magnētiskā un elektriskā lauka kopīgas darbības zonā, tad uz to iedarbosies spēks, ko sauc par Lorenca spēku: F=qE + q[v, B]. Pirmais termins attiecas uz elektrisko komponentu, bet otrais - uz magnētisko.

Ieteicams: