Wie verhält sich ein elektrisch geladenes Teilchen in elektrischen und magnetischen Feldern?
Ein elektrisch geladenes Teilchen ist ein Teilchen,welches eine positive oder negative Ladung hat. Es können sowohl Atome, Moleküle und Elementarteilchen sein. Wenn ein elektrisch geladenes Teilchen in einem elektrischen Feld ist, wirkt die Coulomb-Kraft darauf. Der Wert dieser Kraft, wenn der Wert der Feldstärke an einem bestimmten Punkt bekannt ist, wird durch die folgende Formel berechnet: F = qE.
Und so,
Betrachten wir nun den Hall-Effekt. Es wurde experimentell gefunden, dass ein Magnetfeld die Bewegung geladener Teilchen beeinflusst. Die magnetische Induktion ist gleich der maximalen Kraft, die die Geschwindigkeit eines solchen Teilchens von der Seite des Magnetfeldes beeinflusst. Das geladene Teilchen bewegt sich mit einer Einheitsgeschwindigkeit. Wenn ein elektrisch geladenes Teilchen mit einer gegebenen Geschwindigkeit in ein Magnetfeld fliegt, dann wird die Kraft, die auf der Seite des Feldes wirkt, senkrecht zur Geschwindigkeit des Teilchens und dementsprechend zum magnetischen Induktionsvektor: F = q [v, B]. Da die Kraft, die auf das Teilchen wirkt, senkrecht zur Bewegungsgeschwindigkeit ist, ist die durch diese Kraft gegebene Beschleunigung auch senkrecht zur Bewegung, ist die normale Beschleunigung. Dementsprechend wird die geradlinige Bewegungsbahn gebogen, wenn ein geladenes Teilchen das Magnetfeld trifft. Wenn das Teilchen parallel zu den magnetischen Induktionslinien fliegt, wirkt das Magnetfeld nicht auf das geladene Teilchen. Wenn es senkrecht zu den Linien der magnetischen Induktion fliegt, wird die Kraft, die auf das Teilchen einwirkt, maximal sein.
Jetzt schreiben wir das Newtonsche Gesetz auf: qvB = mv2/ R oder R = mv / qB, wobei m die Masse der Ladung istPartikel und R ist der Radius der Flugbahn. Aus dieser Gleichung folgt, dass sich das Teilchen in einem gleichförmigen Feld entlang des Radiusumfangs bewegt. Somit hängt die Umlaufperiode eines geladenen Teilchens entlang eines Kreises nicht von der Geschwindigkeit der Bewegung ab. Es sollte beachtet werden, dass für ein elektrisch geladenes Teilchen, das in einem Magnetfeld gefangen ist, die kinetische Energie unverändert ist. Aufgrund der Tatsache, dass die Kraft senkrecht zu der Bewegung des Teilchens an irgendeinem der Punkte der Flugbahn ist, führt die Kraft des Magnetfelds, das auf das Teilchen einwirkt, keine Arbeit in Bezug auf die Bewegung des geladenen Teilchens aus.
Die Richtung der Kraft, die auf die Bewegung wirktein geladenes Teilchen in einem Magnetfeld kann durch die bestimmt werden „Regeln der linken Hand.“ Hierzu ist es erforderlich, die linke Hand zu positionieren, so dass vier Finger Zeigerichtung der Geschwindigkeit eines geladenen Teilchens, gut, und die magnetischen Induktionslinien werden in der Handfläche Zentrum, in diesem Fall gebogen bei 90 Grad Daumen zeigt die Richtung der Kraft, die auf den positiv wirkt gerichtet geladenes Teilchen. In diesem Fall, wenn das Teilchen eine negative Ladung hat, wird die Kraftrichtung die entgegengesetzt sein.
Wenn ein elektrisch geladenes Teilchen hineinfälltdie Region der gemeinsamen Wirkung von magnetischen und elektrischen Feldern, dann wird eine Kraft namens Lorentz-Kraft darauf wirken: F = qE + q [v, B]. Der erste Ausdruck bezieht sich in diesem Fall auf die elektrische Komponente und der zweite auf die magnetische Komponente.
