Hoe gedraagt een elektrisch geladen deeltje zich in elektrische en magnetische velden?

Hoe gedraagt een elektrisch geladen deeltje zich in elektrische en magnetische velden?
Hoe gedraagt een elektrisch geladen deeltje zich in elektrische en magnetische velden?
Anonim

Een elektrisch geladen deeltje is een deeltje met een positieve of negatieve lading. Het kunnen zowel atomen, moleculen als elementaire deeltjes zijn. Wanneer een elektrisch geladen deeltje zich in een elektrisch veld bevindt, werkt de Coulomb-kracht erop in. De waarde van deze kracht, als de waarde van de veldsterkte op een bepaald punt bekend is, wordt berekend met de volgende formule: F=qE.

Dus,

elektrisch geladen deeltje
elektrisch geladen deeltje

we hebben vastgesteld dat een elektrisch geladen deeltje, dat zich in een elektrisch veld bevindt, beweegt onder invloed van de Coulomb-kracht.

Beschouw nu het Hall-effect. Er werd experimenteel gevonden dat het magnetische veld de beweging van geladen deeltjes beïnvloedt. Magnetische inductie is gelijk aan de maximale kracht die de bewegingssnelheid van een dergelijk deeltje vanuit het magnetische veld beïnvloedt. Een geladen deeltje beweegt met eenheidssnelheid. Als een elektrisch geladen deeltje met een bepaalde snelheid in een magnetisch veld vliegt, dan is de kracht die op de zijkant van het veld werkt gelijk aanstaat loodrecht op de deeltjessnelheid en dus op de magnetische inductievector: F=q[v, B]. Aangezien de kracht die op het deeltje inwerkt loodrecht staat op de bewegingssnelheid, is de versnelling die door deze kracht wordt gegeven ook loodrecht op de beweging, een normale versnelling. Dienovereenkomstig zal een rechtlijnig bewegingstraject worden gebogen wanneer een geladen deeltje een magnetisch veld binnengaat. Als een deeltje parallel aan de magnetische inductielijnen vliegt, werkt het magnetische veld niet op het geladen deeltje. Als het loodrecht op de magnetische inductielijnen vliegt, zal de kracht die op het deeltje werkt maximaal zijn.

beweging van geladen deeltjes
beweging van geladen deeltjes

Laten we nu de wet van Newton II schrijven: qvB=mv2/R, of R=mv/qB, waarbij m de massa van het geladen deeltje is, en R de straal van het traject. Uit deze vergelijking volgt dat het deeltje in een uniform veld langs een straalcirkel beweegt. De omlooptijd van een geladen deeltje in een cirkel is dus niet afhankelijk van de bewegingssnelheid. Opgemerkt moet worden dat een elektrisch geladen deeltje in een magnetisch veld een constante kinetische energie heeft. Vanwege het feit dat de kracht loodrecht staat op de beweging van het deeltje op een van de punten van het traject, doet de kracht van het magnetische veld dat op het deeltje inwerkt niet het werk dat gepaard gaat met het verplaatsen van de beweging van het geladen deeltje.

beweging van een geladen deeltje in een magnetisch veld
beweging van een geladen deeltje in een magnetisch veld

De richting van de kracht die inwerkt op de beweging van een geladen deeltje in een magnetisch veld kan worden bepaald met behulp van de "linkerhandregel". Om dit te doen, moet je je linkerhandpalm zo plaatsenzodat vier vingers de richting van de bewegingssnelheid van een geladen deeltje aangeven, en de lijnen van magnetische inductie zijn gericht naar het midden van de handpalm, in welk geval de duim gebogen in een hoek van 90 graden de richting van de kracht die inwerkt op een positief geladen deeltje. In het geval dat het deeltje een negatieve lading heeft, zal de richting van de kracht tegengesteld zijn.

Als een elektrisch geladen deeltje in het gebied van gezamenlijke actie van magnetische en elektrische velden komt, zal er een kracht op inwerken die de Lorentzkracht wordt genoemd: F=qE + q[v, B]. De eerste term verwijst naar de elektrische component en de tweede - naar de magnetische.

Aanbevolen: