Як себе веде електрично заряджена частинка в електричному і магнітному полях?

Електрично заряджена частинка - це частинка, яка має позитивним чи негативним зарядом. Це можуть бути як атоми, молекули, так і елементарні частинки. Коли електрично заряджена частинка знаходиться в електричному полі, на неї діє сила Кулона. Значення цієї сили, якщо відомо значення напруженості поля в конкретній точці, обчислюється за наступною формулою: F = qE.

Отже, ми визначили, що електрично заряджена частинка, яка знаходиться в електричному полі, рухається під впливом кулоновской сили.

Тепер розглянемо ефект Холла. Експериментально було виявлено, що магнітне поле впливає на рух заряджених частинок. Магнітна індукція дорівнює максимальній силі, яка впливає на швидкість руху такої частки з боку магнітного поля. Заряджена частинка рухається з одиничною швидкістю. Якщо електрично заряджена частинка влетить в магнітне поле із заданою швидкістю, то сила, яка діє з боку поля, буде перпендикулярна швидкості частинки і відповідно вектору магнітної індукції: F = q [v, B]. Оскільки сила, яка діє на частинку, перпендикулярна швидкості руху, то і прискорення, що задається цією силою також перпендикулярно руху, є нормальним прискоренням. Відповідно, прямолінійна траєкторія руху буде викривлятися при попаданні зарядженої частинки в магнітне поле. Якщо частка влітає паралельно лініям магнітної індукції, то магнітне поле не діє на заряджену частку. Якщо вона влітає перпендикулярно лініям магнітної індукції, то сила, яка діє на частинку, буде максимальною.

Тепер запишемо II закон Ньютона: qvB = mv²/ R, або R = mv / qB, де m - це маса зарядженої частинки, а R - це радіус траєкторії. З цього рівняння випливає, що частка рухається в однорідному полі по кола радіуса. Так, період обертання зарядженої частинки по колу не залежить від швидкості руху. Необхідно відзначити, що у електрично зарядженої частинки, що потрапила в магнітне поле, кінетична енергія незмінна. Внаслідок того що сила перпендикулярна руху частки в будь-який з точок траєкторії, сила магнітного поля, яка діє на частинку, не здійснює роботу, пов'язану з переміщенням руху зарядженої частинки.

Напрямок сили, що впливає на рух зарядженої частинки в магнітному полі, можна визначити за допомогою «правила лівої руки». Для цього необхідно розташувати ліву долоню таким чином, щоб чотири пальці вказували напрямок швидкості руху зарядженої частинки, ну а лінії магнітної індукції були направлені в центр долоні, в такому випадку відігнутий під кутом в 90 градусів великий палець буде показувати напрям сили, яка діє на позитивно заряджену частку. У тому випадку, якщо частка має негативний заряд, то напрям сили буде протилежним.

Якщо ж електрично заряджена частинка потрапить в область спільного впливу магнітного й електричного полів, то на неї буде діяти сила, звана силою Лоренца: F = qE + q [v, B]. Перший доданок при цьому ставитися до електричного компоненту, а друге - до магнітного.