Jak se elektricky nabitá částice chová v elektrických a magnetických polích?

Elektricky nabitá částice je částice,který má kladný nebo záporný náboj. Mohou to být jak atomy, tak molekuly a elementární částice. Když je elektricky nabitá částice v elektrickém poli, působí na ni Coulombová síla. Hodnota této síly, je-li hodnota intenzity pole v určitém bodě známa, se vypočte podle následujícího vzorce: F = qE.

A tak,

že elektricky nabitá částice, která se nachází v elektrickém poli, se pohybuje pod vlivem Coulombovy síly.

Nyní zvažte Hallův efekt. Experimentálně bylo zjištěno, že magnetické pole ovlivňuje pohyb nabitých částic. Magnetická indukce se rovná maximální síle, která ovlivňuje rychlost takové částice ze strany magnetického pole. Nabitá částice se pohybuje rychlostí jednotky. Pokud elektricky nabitá částice letí do magnetického pole při dané rychlosti, síla, která působí na straně pole, bude kolmá na rychlost částic, a tedy na magnetický indukční vektor: F = q [v, B]. Vzhledem k tomu, že síla, která působí na částicu, je kolmá na rychlost pohybu, potom zrychlení daná touto silou je rovněž kolmá na pohyb, což je normální zrychlení. V důsledku toho bude přímočará dráha pohybu ohnutá, když nabitá částice narazí na magnetické pole. Pokud částice letí paralelně s linií magnetické indukce, potom magnetické pole nečiní na nabité částice. Pokud letí kolmo na linie magnetické indukce, pak síla působící na částic bude maximální.

Nyní zapisujeme II Newtonův zákon: qvB = mv²/ R nebo R = mv / qB, kde m je hmotnost nabité látkyčástice a R je poloměr trajektorie. Z této rovnice vyplývá, že se částice pohybují v jednotném poli podél obvodu poloměru. Takže doba otáčení nabité částice v kruhu nezávisí na rychlosti pohybu. Je třeba poznamenat, že u elektricky nabitých částic zachycených v magnetickém poli se kinetická energie nezmění. Vzhledem k tomu, že síla je kolmá na pohyb částice v kterémkoliv z bodů trajektorie, síla magnetického pole, které působí na částici, nevykonává práci související s pohybem nabitých částic.

Směr působení síly na pohybnabité částice v magnetickém poli může být stanovena „pravidla levé ruky.“ K tomu je třeba umístit na levou ruku tak, aby čtyři prsty směřující směr rychlosti nabité částice, dobře a magnetické indukční čáry jsou směrovány do dlaně centra, v tomto případě je ohnuta v úhlu 90 stupňů palec ukáže směr síly, která působí na pozitivně nabité částice. V tomto případě, v případě, že částice má záporný náboj, je směr síly bude naopak.

Pokud dojde k elektricky nabitým částicímoblast společného působení magnetických a elektrických polí pak na ni působí síla nazvaná Lorentzova síla: F = qE + q [v, B]. První termín v tomto případě odkazuje na elektrickou složku a druhý na magnetickou složku.