Hoe tree 'n elektries gelaaide deeltjie op in elektriese en magnetiese velde?

Hoe tree 'n elektries gelaaide deeltjie op in elektriese en magnetiese velde?
Hoe tree 'n elektries gelaaide deeltjie op in elektriese en magnetiese velde?
Anonim

'n Elektries gelaaide deeltjie is 'n deeltjie wat 'n positiewe of negatiewe lading het. Dit kan beide atome, molekules en elementêre deeltjies wees. Wanneer 'n elektries gelaaide deeltjie in 'n elektriese veld is, werk die Coulomb-krag daarop in. Die waarde van hierdie krag, as die waarde van die veldsterkte by 'n spesifieke punt bekend is, word deur die volgende formule bereken: F=qE.

So,

elektries gelaaide deeltjie
elektries gelaaide deeltjie

ons het vasgestel dat 'n elektries gelaaide deeltjie, wat in 'n elektriese veld is, onder die invloed van die Coulomb-krag beweeg.

Oorweeg nou die Hall-effek. Daar is eksperimenteel gevind dat die magnetiese veld die beweging van gelaaide deeltjies beïnvloed. Magnetiese induksie is gelyk aan die maksimum krag wat die spoed van beweging van so 'n deeltjie vanaf die magneetveld beïnvloed. 'n Gelaaide deeltjie beweeg met eenheidspoed. As 'n elektries gelaaide deeltjie met 'n gegewe spoed in 'n magneetveld invlieg, dan sal die krag wat op die kant van die veld inwerkis loodreg op die deeltjiesnelheid en, dienooreenkomstig, op die magnetiese induksievektor: F=q[v, B]. Aangesien die krag wat op die deeltjie inwerk loodreg op die spoed van beweging is, dan is die versnelling wat deur hierdie krag gegee word ook loodreg op die beweging, 'n normale versnelling. Gevolglik sal 'n reglynige bewegingstrajek gebuig word wanneer 'n gelaaide deeltjie 'n magnetiese veld binnedring. As 'n deeltjie parallel met die lyne van magnetiese induksie vlieg, werk die magneetveld nie op die gelaaide deeltjie nie. As dit loodreg op die lyne van magnetiese induksie vlieg, dan sal die krag wat op die deeltjie inwerk, maksimum wees.

beweging van gelaaide deeltjies
beweging van gelaaide deeltjies

Kom ons skryf nou Newton se II-wet: qvB=mv2/R, of R=mv/qB, waar m die massa van die gelaaide deeltjie is, en R die radius van die baan. Dit volg uit hierdie vergelyking dat die deeltjie in 'n eenvormige veld langs 'n sirkel met radius beweeg. Dus, die tydperk van omwenteling van 'n gelaaide deeltjie in 'n sirkel hang nie af van die spoed van beweging nie. Daar moet kennis geneem word dat 'n elektries gelaaide deeltjie in 'n magnetiese veld 'n konstante kinetiese energie het. As gevolg van die feit dat die krag loodreg is op die beweging van die deeltjie by enige van die punte van die trajek, doen die krag van die magneetveld wat op die deeltjie inwerk nie die werk wat verband hou met die beweging van die gelaaide deeltjie nie.

beweging van 'n gelaaide deeltjie in 'n magneetveld
beweging van 'n gelaaide deeltjie in 'n magneetveld

Die rigting van die krag wat op die beweging van 'n gelaaide deeltjie in 'n magneetveld inwerk, kan bepaal word deur die "linkerhandreël" te gebruik. Om dit te doen, moet jy jou linkerhandpalm so plaassodat vier vingers die rigting van die bewegingspoed van 'n gelaaide deeltjie aandui, en die lyne van magnetiese induksie word na die middel van die palm gerig, in welke geval die duim wat teen 'n hoek van 90 grade gebuig is, die rigting van die krag wat op 'n positief gelaaide deeltjie inwerk. In die geval dat die deeltjie 'n negatiewe lading het, sal die rigting van die krag teenoorgesteld wees.

As 'n elektries gelaaide deeltjie in die gebied van gesamentlike aksie van magnetiese en elektriese velde kom, sal 'n krag genaamd die Lorentz-krag daarop inwerk: F=qE + q[v, B]. Die eerste term verwys na die elektriese komponent, en die tweede - na die magnetiese een.

Aanbeveel: