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

Een elektrisch geladen deeltje is een deeltje dat een positieve of negatieve lading heeft. Het kan zowel atomen, moleculen als elementaire deeltjes zijn. Wanneer een elektrisch geladen deeltje in een elektrisch veld is, werkt de Coulomb-kracht erop. 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.

En zo, We hebben vastgesteld dat een elektrisch geladen deeltje in een elektrisch veld onder invloed van de Coulomb-kracht beweegt.

Bekijk nu het Hall effect. Er werd experimenteel gevonden dat een magnetisch veld de beweging van geladen deeltjes beïnvloedt. De magnetische inductie is gelijk aan de maximale kracht die de snelheid van een dergelijk deeltje van de kant van het magnetische veld beïnvloedt. Het geladen deeltje beweegt bij een eenheidsnelheid. Als een elektrisch geladen deeltje met een bepaalde snelheid in een magnetisch veld vliegt, dan zal de kracht die aan de zijkant van het veld handelt loodrecht zijn op de snelheid van het deeltje en bijgevolg op de magnetische inductievector: F = q [v, B]. Aangezien de kracht die op het deeltje optreedt loodrecht is op de bewegingssnelheid, dan is de versnelling die door deze kracht wordt gegeven loodrecht op de beweging, is de normale versnelling. Dienovereenkomstig zal het rechtlijnige traject van beweging worden gebogen wanneer een geladen deeltje een magnetisch veld trekt. Als het deeltje parallel aan de lijnen van magnetische inductie vliegt, werkt het magnetische veld niet op het geladen deeltje. Als het loodrecht op de lijnen van magnetische inductie vliegt, dan is de kracht die op het deeltje optreedt maximaal.

Nu schrijven we Newton's wet II : qvB = mv ² / R, of R = mv / qB, waar m de massa van het geladen deeltje is, en R is de straal van het traject. Uit deze vergelijking volgt dat het deeltje in een uniform veld langs de omtrek van de straal beweegt. Zo is de revolutieperiode van een geladen deeltje langs een cirkel niet afhankelijk van de bewegingssnelheid. Opgemerkt moet worden dat voor een elektrisch geladen deeltje opgesloten in een magnetisch veld de kinetische energie ongewijzigd is. Door het feit dat de kracht loodrecht op de beweging van het deeltje is op elk van de punten van het traject, voert de kracht van het magnetische veld dat op het deeltje optreedt niet aan het werk dat is verbonden met de beweging van het geladen deeltje.

De richting van de kracht die op de beweging van een geladen deeltje in een magnetisch veld werkt, kan worden bepaald met behulp van de "linkerregel". Om dit te doen is het noodzakelijk de linkerpalm zodanig te plaatsen dat vier vingers de richting van de bewegingssnelheid van het geladen deeltje aanduiden en de lijnen van magnetische inductie werden gericht naar het midden van de palm, in welk geval de gebogen in een hoek van 90 graden de richting van de kracht die op het positieve Een 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 gecombineerde werking van magnetische en elektrische velden valt, dan zal een kracht die de Lorentz-kracht heet: F = qE + q [v, B]. De eerste term betreft in dit geval de elektrische component en de tweede naar de magnetische component.