כיצד חלקיקים טעונים חשמלית מתנהגים בשדות חשמליים ומגנטיים?

חלקיק טעונים חשמלית הוא חלקיק,אשר יש חיוב חיובי או שלילי. זה יכול להיות גם אטומים, מולקולות, וחלקיקים בסיסיים. כאשר חלקיק טעונים חשמלית נמצא בשדה חשמלי, כוח קולומב פועל על זה. הערך של כוח זה, אם הערך של עוצמת השדה בנקודה מסוימת ידוע, מחושב לפי הנוסחה הבאה: F = qE.

וכך,

קבענו כי חלקיק טעון חשמלי שנמצא בשדה חשמלי נע בהשפעת כוח קולון.

עכשיו לשקול את האפקט הול. זה נמצא ניסוי כי שדה מגנטי משפיע על תנועת חלקיקים טעונים. אינדוקציה מגנטית שווה הכוח המרבי, אשר משפיע על מהירות של חלקיק כזה מן הצד של השדה המגנטי. החלקיק הטעון נע במהירות יחידה. אם חלקיק טעון חשמלי טס לשדה מגנטי במהירות נתונה, הכוח הפועל בצד השדה יהיה מאונך למהירות החלקיקים, ולפיכך ל וקטור האינדוקציה המגנטי: F = q [v, B]. מאחר שהכוח הפועל על החלקיק הוא ניצב למהירות התנועה, הרי שההאצה הניתנת על ידי כוח זה גם היא ניצבית לתנועה, היא האצה נורמלית. לפיכך, מסלול מסלול מישורי יהיה כפוף כאשר חלקיק טעונים פוגע השדה המגנטי. אם החלקיק טס במקביל לקווים של אינדוקציה מגנטית, השדה המגנטי אינו פועל על החלקיקים הטעונים. אם הוא טס בניצב לקווים של אינדוקציה מגנטית, אז הכוח שפועל על החלקיק יהיה מקסימלי.

עכשיו אנחנו כותבים את החוק השני של ניוטון: qvB = mv²/ R, או R = mv / qB, כאשר m הוא מסת הטעוןהחלקיקים, ו- R הוא רדיוס המסלול. משוואה זו נובע כי החלקיק נע בשדה אחיד לאורך היקף הרדיוס. לפיכך, תקופת המהפכה של חלקיק טעון לאורך מעגל אינו תלוי במהירות התנועה. יש לציין כי עבור חלקיק טעון חשמלי לכוד בשדה מגנטי, האנרגיה הקינטית היא ללא שינוי. בשל העובדה כי הכוח הוא בניצב לתנועה של החלקיק בכל אחד מנקודות המסלול, כוח השדה המגנטי שפועל על החלקיק אינו מבצע עבודה הקשורה לתנועה של החלקיק הטעון.

כיוון הכוח הפועל על התנועהניתן לקבוע חלקיק טעון בשדה מגנטי על ידי "כללים של יד שמאל." לשם כך יש צורך למקם את יד שמאל, כך ארבע אצבעות מצביעות לכיוון המהירות של חלקיק טעון, גם ואת קווי שטף המגנטיים שנוצר מופנים במרכז הדקל, במקרה זה כפוף בזווית 90 מעלות אגודל יראה את הכיוון של הכח הפועל על החיובים חלקיק טעון. במקרה כזה, אם החלקיקים יש מטען שלילי, בכיוון הכח יהיה הפוך.

אם חלקיק טעונים חשמלית נופל פנימהאזור הפעולה המשותפת של שדות מגנטיים וחשמליים, ואז יפעל עליו כוח הנקרא כוח לורנץ: F = qE + q [v, B]. המונח הראשון במקרה זה מתייחס למרכיב החשמלי, והשני למרכיב המגנטי.