Сила Лоренца. Движение заряженной частицы в магнитном поле. Эффект Холла

Магнитное поле действует не только на проводники с током, но и на отдельные заряды. Если заряд q движется со скоростью , то сила, действующая на заряд (14.1) Она называется силой Лоренца. Направление силы перпендикулярно и . Можно его определить и по правилу левой руки. Магнитное поле действует только на движущийся заряд. Сила Лоренца изменяет направление скорости и не изменяет её модуля. Следовательно, сила Лоренца не совершает работы, т.е. магнитное поле не совершает работы над движущимися в нём зарядами.

Если на движущийся заряд, кроме магнитного поля, действует и электрическое, то результирующая сила:

(14.2).

Если частица q движется в магнитном поле перпендикулярно его силовым линиям (рис. 14.1), то сила Лоренца действует как центростремительная сила и частица движется по окружности. Можно вычислить при этом R (радиус окружности) и Т (период обращения). По условию F_л = F_ц или , отсюда . Так как , . Если скорость частицы не перпендикулярна , то частица движется по спирали, ось которой параллельна магнитному полю. Такое движение является результатом равномерного прямолинейного движения вдоль поля и равномерного движения по окружности в плоскости перпендикулярной полю.

Свойство заряженных частиц отклонятся в электрическом и магнитном полях используется в различных приборах и устройствах, например ускорителях.

Ускорителями заряженных частиц называются устройства, в которых под действием электрических и магнитных полей создаются пучки заряженных частиц (электронов, протонов, атомных ядер, ионов) с большими энергиями. На основе силы Лоренца действует магнитогидродинамический генератор (МГД-генератор). Сильно нагретый и поэтому ионизированный газ продувается между двумя электродами поперёк постоянного магнитного поля. Под действием силы Лоренца газовые ионы достигают электродов и сообщают им заряды. От электродов отводится ток, т.е. тепло переходит в электричество без механического преобразования.

В 1880г Холл установил, что если в Ме пластину с током поместить поперечное магн поле, то м/у гранями парал току и магн полю возник разность потенц равная U=RbjB. Где R-постоянная Холла, b-толщина пласт, j-плотность тока, B-инд магн поля. Эффект Холла объясн на основе электрон теории электропров Ме. В отсутствие внешн магн поля эквипот пов-ти внутри пров повсюду перп вектору напряж. Эл ток в Ме пров созд движ напр эл-в. В магн поле на движ эл-ны действ сила Лоренца.