Электромагнетизм. Электромагнитные колебания и волны. Першенков П.П - 12 стр.

UptoLike

12
2. Движение заряженных частиц в магнитном поле.
Сила Лоренца. Эффект Холла.
Сила
F
r
действующая на заряженную части-
цу, движущуюся в электромагнитном поле рас-
считанная Х.А. Лоренцем и имеет вид:
где
E
r
напряженность электрического поля,
qзаряд частицы,
B
r
магнитная индукция поля,
V
r
скорость частицы в системе координат, в
которой определена
F
r
,
E
r
,
B
r
.
Первый член силы Лоренца
Eq
r
сила, дей-
ствующая на заряженную частицу в электриче-
ском поле.
Второе слагаемое в (2.1) определяет силу,
действующую на движущийся заряд в магнитном
полесила Лоренца
F
л
.
] [
BVqEqF
r
r
rr
+= , (2.1)
Для стационарных магнитных полей сила Ло-
ренца равна
л
F
r
перпендикулярна
V
r
и
B
r
] [
BVqF
л
r
rr
= . (2.2)
л
F
r
не изменяет скорости и энергии частицы,
не совершает работы, изменяет траекторию части-
цы, т.е. сообщает частице центростремительное
ускорение. Модуль силы Лоренца
F
л
:
где αугол между векторами
V
r
и
B
r
.
α
sinqVBF
л
=
, (2.3)
Максимальная сила Лоренца
qVBF
л
=
max
. (2.4)
Направление силы Лоренца определяется по
правилу левой руки. Взаимная ориентация векто-
ров
V
r
,
B
r
и
F
r
для положительного заряда пред-
ставлена на рис. 2.1.
Рис. 2.1.
             2. Движение заряженных частиц в магнитном поле.
                        Сила Лоренца. Эффект Холла.
           r
    Сила F действующая на заряженную части-
цу, движущуюся в электромагнитном поле рас-        r    r     r r
                                                   F = qE + q[V B] , (2.1)
считанная Х.А. Лоренцем и имеет вид:
    r
где E − напряженность электрического поля,
    q – заряд частицы,
    r
    B − магнитная индукция поля,
    r
   V − скорость частицы
                     r r вr системе координат, в
которой определена F , E , B .
                                  r
     Первый член силы Лоренца qE − сила, дей-
ствующая на заряженную частицу в электриче-
ском поле.
    Второе слагаемое в (2.1) определяет силу,
действующую на движущийся заряд в магнитном
поле – сила Лоренца Fл.
                                                        r      r r
     Для стационарных
              r        магнитныхrполей
                                     r сила Ло-         Fл = q[V B] . (2.2)
ренца равна Fл перпендикулярна V и B
      r
     Fл не изменяет скорости и энергии частицы,
не совершает работы, изменяет траекторию части-
цы, т.е. сообщает частице центростремительное
ускорение. Модуль силы Лоренца Fл:                    Fл = qVB sin α , (2.3)
                             r   r
где α – угол между векторами V и B .
    Максимальная сила Лоренца                          Fл max = qVB . (2.4)

    Направление силы Лоренца определяется по
правилу
     r rлевойr руки. Взаимная ориентация векто-
ров V , B и F для положительного заряда пред-
ставлена на рис. 2.1.




                                 Рис. 2.1.

                                    12