Si sillet një grimcë e ngarkuar elektrike në fushat elektrike dhe magnetike?

Si sillet një grimcë e ngarkuar elektrike në fushat elektrike dhe magnetike?
Si sillet një grimcë e ngarkuar elektrike në fushat elektrike dhe magnetike?
Anonim

Një grimcë e ngarkuar elektrike është një grimcë që ka një ngarkesë pozitive ose negative. Mund të jenë edhe atome, molekula dhe grimca elementare. Kur një grimcë e ngarkuar elektrikisht është në një fushë elektrike, forca Kulonit vepron mbi të. Vlera e kësaj force, nëse dihet vlera e forcës së fushës në një pikë të caktuar, llogaritet me formulën e mëposhtme: F=qE.

Pra,

grimca e ngarkuar elektrike
grimca e ngarkuar elektrike

ne përcaktuam se një grimcë e ngarkuar elektrike, e cila është në një fushë elektrike, lëviz nën ndikimin e forcës Kulomb.

Tani merrni parasysh efektin Hall. Eksperimentalisht u zbulua se fusha magnetike ndikon në lëvizjen e grimcave të ngarkuara. Induksioni magnetik është i barabartë me forcën maksimale që ndikon në shpejtësinë e lëvizjes së një grimce të tillë nga fusha magnetike. Një grimcë e ngarkuar lëviz me shpejtësi njësi. Nëse një grimcë e ngarkuar elektrike fluturon në një fushë magnetike me një shpejtësi të caktuar, atëherë forca që vepron në anën e fushës do të jetëështë pingul me shpejtësinë e grimcave dhe, në përputhje me rrethanat, me vektorin e induksionit magnetik: F=q[v, B]. Meqenëse forca që vepron në grimcë është pingul me shpejtësinë e lëvizjes, atëherë nxitimi i dhënë nga kjo forcë është gjithashtu pingul me lëvizjen, është një nxitim normal. Prandaj, një trajektore drejtvizore e lëvizjes do të përkulet kur një grimcë e ngarkuar hyn në një fushë magnetike. Nëse një grimcë fluturon paralelisht me linjat e induksionit magnetik, atëherë fusha magnetike nuk vepron në grimcën e ngarkuar. Nëse fluturon pingul me vijat e induksionit magnetik, atëherë forca që vepron mbi grimcën do të jetë maksimale.

lëvizja e grimcave të ngarkuara
lëvizja e grimcave të ngarkuara

Tani le të shkruajmë ligjin II të Njutonit: qvB=mv2/R, ose R=mv/qB, ku m është masa e grimcës së ngarkuar dhe R është rrezja e trajektores. Nga ky ekuacion rezulton se grimca lëviz në një fushë uniforme përgjatë një rrethi me rreze. Kështu, periudha e rrotullimit të një grimce të ngarkuar në një rreth nuk varet nga shpejtësia e lëvizjes. Duhet të theksohet se një grimcë e ngarkuar elektrike në një fushë magnetike ka një energji kinetike konstante. Për shkak të faktit se forca është pingul me lëvizjen e grimcës në cilëndo nga pikat e trajektores, forca e fushës magnetike që vepron në grimcë nuk kryen punën që lidhet me lëvizjen e lëvizjes së grimcës së ngarkuar.

lëvizja e një grimce të ngarkuar në një fushë magnetike
lëvizja e një grimce të ngarkuar në një fushë magnetike

Drejtimi i forcës që vepron në lëvizjen e një grimce të ngarkuar në një fushë magnetike mund të përcaktohet duke përdorur "rregullin e dorës së majtë". Për ta bërë këtë, duhet të vendosni pëllëmbën tuaj të majtë kështukështu që katër gishtat tregojnë drejtimin e shpejtësisë së lëvizjes së një grimce të ngarkuar, dhe linjat e induksionit magnetik drejtohen në qendër të pëllëmbës, me ç'rast gishti i madh i përkulur në një kënd prej 90 gradë do të tregojë drejtimin e forcë që vepron në një grimcë të ngarkuar pozitivisht. Në rast se grimca ka një ngarkesë negative, atëherë drejtimi i forcës do të jetë i kundërt.

Nëse një grimcë e ngarkuar elektrike futet në rajonin e veprimit të përbashkët të fushave magnetike dhe elektrike, atëherë mbi të do të veprojë një forcë e quajtur forca Lorentz: F=qE + q[v, B]. Termi i parë i referohet komponentit elektrik, dhe i dyti - atij magnetik.

Recommended: