Come si comporta una particella caricata elettricamente in campi elettrici e magnetici?

Una particella carica elettricamente è una particella che ha una carica positiva o negativa. Può essere sia atomi, molecole, sia particelle elementari. Quando una particella carica elettricamente è in un campo elettrico, la forza Coulomb agisce su di esso. Il valore di questa forza, se il valore della forza del campo in un determinato punto è noto, è calcolato dalla seguente formula: F = qE.

E così, Abbiamo determinato che una particella carica elettricamente, che è in un campo elettrico, si muove sotto l'influenza della forza Coulomb.

Ora consideri l'effetto Hall. È stato trovato sperimentalmente che un campo magnetico influenza il movimento delle particelle cariche. L'induzione magnetica è uguale alla forza massima che influenza la velocità di una tale particella dal lato del campo magnetico. La particella carica si muove ad una velocità dell'unità. Se una particella carica elettricamente vola in un campo magnetico ad una determinata velocità, allora la forza che agisce sul lato del campo sarà perpendicolare alla velocità della particella e, di conseguenza, al vettore di induzione magnetica: F = q [v, B]. Poiché la forza che agisce sulla particella è perpendicolare alla velocità di movimento, allora l'accelerazione data da questa forza è anche perpendicolare al moto, è l'accelerazione normale. Di conseguenza, la traiettoria rettilinea di movimento sarà piegata quando una particella carica colpisce un campo magnetico. Se la particella vola parallela alle linee di induzione magnetica, allora il campo magnetico non agisce sulla particella carica. Se muove perpendicolarmente alle linee di induzione magnetica, allora la forza che agisce sulla particella sarà massima.

Ora scriviamo la legge di Newton II : qvB = mv ² / R, o R = mv / qB, dove m è la massa della particella caricata e R è il raggio della traiettoria. Da questa equazione emerge che la particella si muove in un campo uniforme lungo la circonferenza del raggio. Così, il periodo di rivoluzione di una particella carica lungo un cerchio non dipende dalla velocità di movimento. Va notato che per una particella carica elettricamente intrappolata in un campo magnetico, l'energia cinetica è invariata. A causa del fatto che la forza è perpendicolare al movimento della particella in uno qualsiasi dei punti della traiettoria, la forza del campo magnetico che agisce sulla particella non esegue lavori legati al moto della particella caricata.

La direzione della forza che agisce sul movimento di una particella carica in un campo magnetico può essere determinata usando la "regola della mano sinistra". Per fare questo, è necessario posizionare la palma sinistra in modo che quattro dita indicano la direzione della velocità di movimento della particella carica e le linee di induzione magnetica sono state indirizzate al centro della palma, nel qual caso la curva ad angolo di 90 gradi mostrerà la direzione della forza che agisce sul positivo Una particella carica. Nel caso in cui la particella abbia una carica negativa, la direzione della forza sarà opposta.

Se una particella carica elettricamente cade nella regione di azione combinata di campi magnetici ed elettrici, allora una forza chiamata forza Lorentz agirà su di essa: F = qE + q [v, B]. Il primo termine in questo caso si riferisce alla componente elettrica e la seconda alla componente magnetica.