Hvordan opfører en elektrisk ladet partikel sig i elektriske og magnetiske felter?

Hvordan opfører en elektrisk ladet partikel sig i elektriske og magnetiske felter?
Hvordan opfører en elektrisk ladet partikel sig i elektriske og magnetiske felter?
Anonim

En elektrisk ladet partikel er en partikel, der har en positiv eller negativ ladning. Det kan både være atomer, molekyler og elementarpartikler. Når en elektrisk ladet partikel er i et elektrisk felt, virker Coulomb-kraften på den. Værdien af denne kraft, hvis værdien af feltstyrken ved et bestemt punkt er kendt, beregnes ved hjælp af følgende formel: F=qE.

Så,

elektrisk ladet partikel
elektrisk ladet partikel

vi fandt ud af, at en elektrisk ladet partikel, som er i et elektrisk felt, bevæger sig under indflydelse af Coulomb-kraften.

Tænk nu på Hall-effekten. Det blev eksperimentelt fundet, at magnetfeltet påvirker bevægelsen af ladede partikler. Magnetisk induktion er lig med den maksimale kraft, der påvirker bevægelseshastigheden af en sådan partikel fra magnetfeltet. En ladet partikel bevæger sig med enhedshastighed. Hvis en elektrisk ladet partikel flyver ind i et magnetfelt med en given hastighed, så vil kraften, der virker på siden af feltet væreer vinkelret på partikelhastigheden og følgelig på den magnetiske induktionsvektor: F=q[v, B]. Da kraften, der virker på partiklen, er vinkelret på bevægelseshastigheden, så er accelerationen givet af denne kraft også vinkelret på bevægelsen, en normal acceleration. Følgelig vil en retlinet bevægelsesbane blive bøjet, når en ladet partikel kommer ind i et magnetfelt. Hvis en partikel flyver parallelt med de magnetiske induktionslinjer, så virker magnetfeltet ikke på den ladede partikel. Hvis den flyver vinkelret på linjerne med magnetisk induktion, vil kraften, der virker på partiklen, være maksimal.

bevægelse af ladede partikler
bevægelse af ladede partikler

Lad os nu skrive Newtons II lov: qvB=mv2/R, eller R=mv/qB, hvor m er massen af den ladede partikel, og R er radius af banen. Det følger af denne ligning, at partiklen bevæger sig i et ensartet felt langs en cirkel med radius. Omdrejningsperioden for en ladet partikel i en cirkel afhænger således ikke af bevægelseshastigheden. Det skal bemærkes, at en elektrisk ladet partikel i et magnetfelt har en konstant kinetisk energi. På grund af det faktum, at kraften er vinkelret på partiklens bevægelse i et hvilket som helst af banens punkter, udfører kraften af magnetfeltet, der virker på partiklen, ikke det arbejde, der er forbundet med at flytte den ladede partikels bevægelse.

bevægelse af en ladet partikel i et magnetfelt
bevægelse af en ladet partikel i et magnetfelt

Retningen af kraften, der virker på bevægelsen af en ladet partikel i et magnetfelt, kan bestemmes ved hjælp af "venstrehåndsreglen". For at gøre dette skal du placere din venstre håndflade såså fire fingre angiver retningen af bevægelseshastigheden af en ladet partikel, og linjerne med magnetisk induktion er rettet mod midten af håndfladen, i hvilket tilfælde tommelfingeren bøjet i en vinkel på 90 grader vil vise retningen af kraft, der virker på en positivt ladet partikel. I tilfælde af at partiklen har en negativ ladning, vil kraftens retning være modsat.

Hvis en elektrisk ladet partikel kommer ind i området for fælles virkning af magnetiske og elektriske felter, vil en kraft kaldet Lorentz-kraften virke på den: F=qE + q[v, B]. Det første udtryk refererer til den elektriske komponent, og det andet - til det magnetiske.

Anbefalede: