Bagaimana partikel bermuatan listrik berperilaku di medan listrik dan magnet?

Partikel bermuatan listrik adalah partikel yang memiliki muatan positif atau negatif. Ini bisa berupa atom, molekul, dan partikel elementer. Bila partikel bermuatan listrik berada dalam medan listrik, gaya Coulomb bekerja dengannya. Nilai gaya ini, jika nilai kekuatan medan pada titik tertentu diketahui, dihitung dengan rumus berikut: F = qE.

Jadi, Kami menentukan bahwa partikel bermuatan listrik, yang berada dalam medan listrik, bergerak di bawah pengaruh gaya Coulomb.

Sekarang perhatikan efek Hall. Ditemukan secara eksperimental bahwa medan magnet mempengaruhi gerak partikel bermuatan. Induksi magnetik sama dengan gaya maksimum yang mempengaruhi kecepatan partikel semacam itu dari sisi medan magnet. Partikel bermuatan bergerak pada kecepatan satuan. Jika partikel bermuatan listrik terbang ke medan magnet pada kecepatan tertentu, maka gaya yang bekerja di sisi lapangan akan tegak lurus terhadap kecepatan partikel dan, karenanya, pada vektor induksi magnetik: F = q [v, B]. Karena gaya yang bekerja pada partikel tegak lurus terhadap kecepatan gerak, maka percepatan yang diberikan oleh gaya ini juga tegak lurus terhadap gerak, adalah percepatan normal. Dengan demikian, lintasan bujursangkar lurus akan ditekuk saat partikel bermuatan menyentuh medan magnet. Jika partikel terbang sejajar dengan garis induksi magnetik, maka medan magnet tidak beraksi pada partikel bermuatan. Jika lalat tegak lurus terhadap garis induksi magnetik, maka gaya yang bekerja pada partikel akan maksimal.

Sekarang kita menuliskan hukum Newton II : qvB = mv ² / R, atau R = mv / qB, di mana m adalah massa partikel bermuatan, dan R adalah jari-jari lintasan. Dari persamaan ini, partikel bergerak dalam bidang yang seragam di sepanjang lingkar jari-jari. Dengan demikian, periode revolusi partikel bermuatan sepanjang lingkaran tidak bergantung pada kecepatan gerak. Perlu dicatat bahwa untuk partikel bermuatan listrik yang terjebak dalam medan magnet, energi kinetik tidak berubah. Karena kenyataan bahwa gaya tegak lurus terhadap gerak partikel pada salah satu titik lintasan, gaya medan magnet yang bekerja pada partikel tidak melakukan pekerjaan yang berkaitan dengan gerak partikel bermuatan.

Arah gaya yang bekerja pada gerakan partikel bermuatan di medan magnet dapat ditentukan dengan menggunakan "aturan tangan kiri". Untuk melakukan ini, perlu meletakkan telapak tangan kiri sedemikian rupa sehingga empat jari menunjukkan arah kecepatan gerakan partikel bermuatan, dan garis induksi magnetik diarahkan ke pusat telapak tangan, dalam hal ini ditekuk pada sudut 90 derajat akan menunjukkan arah gaya yang bekerja pada benda positif. Partikel bermuatan Jika partikel memiliki muatan negatif, arah gaya akan berlawanan.

Jika partikel bermuatan listrik jatuh ke wilayah aksi gabungan medan magnet dan listrik, maka gaya yang disebut gaya Lorentz akan bertindak atasnya: F = qE + q [v, B]. Istilah pertama dalam kasus ini mengacu pada komponen listrik, dan yang kedua pada komponen magnetik.