Электрлік зарядталған бөлшек электр және магнит өрісінде қалай әрекет етеді?

Электрлік зарядталған бөлшек электр және магнит өрісінде қалай әрекет етеді?
Электрлік зарядталған бөлшек электр және магнит өрісінде қалай әрекет етеді?
Anonim

Электрлік зарядталған бөлшек оң немесе теріс заряды бар бөлшек. Ол атомдар да, молекулалар да, элементар бөлшектер де болуы мүмкін. Электрлік зарядталған бөлшек электр өрісінде болғанда, оған кулон күші әсер етеді. Бұл күштің мәні, егер белгілі бір нүктедегі өріс кернеулігінің мәні белгілі болса, келесі формула бойынша есептеледі: F=qE.

Сонымен,

электр зарядталған бөлшек
электр зарядталған бөлшек

біз электр өрісінде орналасқан электр заряды бар бөлшек кулон күшінің әсерінен қозғалатынын анықтадық.

Енді Холл әсерін қарастырыңыз. Магнит өрісі зарядталған бөлшектердің қозғалысына әсер ететіні тәжірибе жүзінде анықталды. Магниттік индукция магнит өрісінен мұндай бөлшектің қозғалыс жылдамдығына әсер ететін максималды күшке тең. Зарядталған бөлшек бірлік жылдамдықпен қозғалады. Егер электрлік зарядталған бөлшек берілген жылдамдықпен магнит өрісіне ұшса, онда өрістің бүйіріне әсер ететін күшбөлшектердің жылдамдығына және сәйкесінше магнит индукциясы векторына перпендикуляр: F=q[v, B]. Бөлшекке әсер ететін күш қозғалыс жылдамдығына перпендикуляр болғандықтан, бұл күштің берген үдеуі де қозғалысқа перпендикуляр, қалыпты үдеу болады. Тиісінше, зарядталған бөлшек магнит өрісіне енген кезде қозғалыстың түзу сызықты траекториясы майысқан болады. Егер бөлшек магниттік индукция сызықтарына параллель ұшатын болса, онда магнит өрісі зарядталған бөлшекке әсер етпейді. Егер ол магниттік индукция сызықтарына перпендикуляр ұшатын болса, онда бөлшекке әсер ететін күш максималды болады.

зарядталған бөлшектердің қозғалысы
зарядталған бөлшектердің қозғалысы

Енді Ньютонның II заңын жазайық: qvB=mv2/R, немесе R=mv/qB, мұндағы m – зарядталған бөлшектің массасы, ал R – траекторияның радиусы. Бұл теңдеуден бөлшек радиусы шеңбер бойымен біркелкі өрісте қозғалатыны шығады. Сонымен зарядталған бөлшектің шеңбер бойымен айналу периоды қозғалыс жылдамдығына тәуелді емес. Айта кету керек, магнит өрісіндегі электр заряды бар бөлшек тұрақты кинетикалық энергияға ие. Күш траекторияның кез келген нүктесінде бөлшек қозғалысына перпендикуляр болғандықтан, бөлшекке әсер ететін магнит өрісінің күші зарядталған бөлшектің қозғалысымен байланысты жұмысты орындамайды.

зарядталған бөлшектің магнит өрісіндегі қозғалысы
зарядталған бөлшектің магнит өрісіндегі қозғалысы

Зарядталған бөлшектің магнит өрісіндегі қозғалысына әсер ететін күштің бағытын «сол қол ережесі» арқылы анықтауға болады. Ол үшін сол алақанды осылай қою керексондықтан төрт саусақ зарядталған бөлшектің қозғалыс жылдамдығының бағытын көрсетеді, ал магниттік индукция сызықтары алақанның ортасына бағытталған, бұл жағдайда 90 градус бұрышта бүгілген бас бармақ оның бағытын көрсетеді. оң зарядталған бөлшекке әсер ететін күш. Бөлшек теріс зарядқа ие болған жағдайда, күштің бағыты қарама-қарсы болады.

Егер электр заряды бар бөлшек магнит пен электр өрістерінің бірлескен әсер ету аймағына түссе, онда оған Лоренц күші деп аталатын күш әсер етеді: F=qE + q[v, B]. Бірінші термин электрлік құрамдасқа, ал екіншісі - магнитке қатысты.

Ұсынылған: