Elektrik yüklü bir parçacık elektrik ve manyetik alanlarda nasıl davranır?

Elektrik yüklü bir parçacık elektrik ve manyetik alanlarda nasıl davranır?
Elektrik yüklü bir parçacık elektrik ve manyetik alanlarda nasıl davranır?
Anonim

Elektrik yüklü parçacık, pozitif veya negatif yüke sahip bir parçacıktır. Hem atomlar, moleküller hem de temel parçacıklar olabilir. Elektrik yüklü bir parçacık bir elektrik alanındayken, Coulomb kuvveti ona etki eder. Bu kuvvetin değeri, belirli bir noktadaki alan kuvvetinin değeri biliniyorsa, aşağıdaki formülle hesaplanır: F=qE.

Yani,

elektrik yüklü parçacık
elektrik yüklü parçacık

Bir elektrik alanında bulunan elektrik yüklü bir parçacığın Coulomb kuvvetinin etkisi altında hareket ettiğini belirledik.

Şimdi Hall etkisini düşünün. Manyetik alanın yüklü parçacıkların hareketini etkilediği deneysel olarak bulundu. Manyetik indüksiyon, böyle bir parçacığın manyetik alandan hareket hızını etkileyen maksimum kuvvete eşittir. Yüklü bir parçacık birim hızla hareket eder. Elektrik yüklü bir parçacık belirli bir hızla bir manyetik alana uçarsa, alanın kenarına etki eden kuvvetparçacık hızına ve buna göre manyetik indüksiyon vektörüne diktir: F=q[v, B]. Parçacığa etki eden kuvvet hareket hızına dik olduğundan, bu kuvvetin verdiği ivme de harekete diktir, normal bir ivmedir. Buna göre, yüklü bir parçacık bir manyetik alana girdiğinde doğrusal bir hareket yörüngesi bükülecektir. Bir parçacık manyetik indüksiyon çizgilerine paralel olarak uçarsa, manyetik alan yüklü parçacık üzerinde hareket etmez. Manyetik indüksiyon hatlarına dik uçarsa, parçacık üzerine etki eden kuvvet maksimum olacaktır.

yüklü parçacıkların hareketi
yüklü parçacıkların hareketi

Şimdi Newton'un II yasasını yazalım: qvB=mv2/R veya R=mv/qB, burada m yüklü parçacığın kütlesidir ve R yörünge yarıçapı. Bu denklemden, parçacığın yarıçaplı bir daire boyunca düzgün bir alanda hareket ettiği sonucu çıkar. Bu nedenle, bir daire içinde yüklü bir parçacığın dönüş periyodu, hareket hızına bağlı değildir. Manyetik alandaki elektrik yüklü bir parçacığın sabit bir kinetik enerjiye sahip olduğuna dikkat edilmelidir. Kuvvet, yörüngenin herhangi bir noktasında parçacığın hareketine dik olduğu için, parçacığa etki eden manyetik alan kuvveti, yüklü parçacığın hareketiyle ilgili işi yapmaz.

manyetik alanda yüklü bir parçacığın hareketi
manyetik alanda yüklü bir parçacığın hareketi

Yüklü bir parçacığın manyetik alandaki hareketine etki eden kuvvetin yönü "sol el kuralı" kullanılarak belirlenebilir. Bunu yapmak için sol avucunuzuböylece dört parmak yüklü bir parçacığın hareket hızının yönünü gösterir ve manyetik indüksiyon çizgileri avucun merkezine yönlendirilir, bu durumda 90 derecelik bir açıyla bükülmüş başparmak yönü gösterecektir. pozitif yüklü bir parçacığa etki eden kuvvet. Parçacığın negatif yüklü olması durumunda kuvvetin yönü zıt olacaktır.

Elektrik yüklü bir parçacık manyetik ve elektrik alanlarının ortak etki alanına girerse, o zaman Lorentz kuvveti adı verilen bir kuvvet ona etki eder: F=qE + q[v, B]. İlk terim elektrikli bileşene, ikincisi ise manyetik bileşene atıfta bulunur.

Önerilen: