Γιατί ένα φορτισμένο σωματίδιο κινείται σε μαγνητικό πεδίο καμπύλης διαδρομής;
1. Μαγνητική δύναμη:
* Ένα μαγνητικό πεδίο ασκεί μια δύναμη σε ένα κινούμενο φορτισμένο σωματίδιο.
* Αυτή η δύναμη είναι κάθετη τόσο στην κατεύθυνση της ταχύτητας του σωματιδίου όσο και στην κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου.
* Το μέγεθος της μαγνητικής δύναμης δίνεται από: f =qvbsinθ , πού:
* f είναι η μαγνητική δύναμη
* q είναι το φορτίο του σωματιδίου
* V είναι η ταχύτητα του σωματιδίου
* b είναι η δύναμη του μαγνητικού πεδίου
* θ είναι η γωνία μεταξύ της ταχύτητας και του μαγνητικού πεδίου
2. Καμπύλη διαδρομή:
* Δεδομένου ότι η μαγνητική δύναμη είναι κάθετη προς την ταχύτητα, δεν αλλάζει την ταχύτητα του σωματιδίου, μόνο την κατεύθυνσή του.
* Αυτή η σταθερή κάθετη δύναμη αναγκάζει το σωματίδιο να μετακινείται σε κυκλική ή ελικοειδή διαδρομή.
* Κυκλική διαδρομή: Εάν η ταχύτητα είναι κάθετη στο μαγνητικό πεδίο (θ =90 °), το σωματίδιο θα κινηθεί σε κύκλο. Η ακτίνα αυτού του κύκλου καθορίζεται από τη μάζα, τη φόρτιση, την ταχύτητα του σωματιδίου και τη δύναμη του μαγνητικού πεδίου.
* ελικοειδές μονοπάτι: Εάν η ταχύτητα είναι υπό γωνία με το μαγνητικό πεδίο, το σωματίδιο θα κινηθεί σε έλικα. Η έλικα έχει μια ακτίνα που καθορίζεται από το κάθετο συστατικό της ταχύτητας και ένα βήμα που καθορίζεται από το παράλληλο συστατικό της ταχύτητας.
3. Κανόνας δεξιά:
* Η κατεύθυνση της μαγνητικής δύναμης μπορεί να προσδιοριστεί χρησιμοποιώντας τον κανόνα του δεξιού χέρι:
* Σημειώστε τα δάχτυλά σας προς την κατεύθυνση της ταχύτητας του σωματιδίου.
* Κρατήστε τα δάχτυλά σας προς την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου.
* Ο αντίχειρας σας θα δείξει προς την κατεύθυνση της μαγνητικής δύναμης σε θετικό φορτίο. Για αρνητικό φορτίο, η δύναμη είναι προς την αντίθετη κατεύθυνση.
Συνοπτικά:
Η μαγνητική δύναμη δρα την κάθετη με την ταχύτητα ενός φορτισμένου σωματιδίου, προκαλώντας την αλλαγή της κατεύθυνσης χωρίς να αλλάξει την ταχύτητά του. Αυτή η σταθερή δύναμη έχει ως αποτέλεσμα μια καμπύλη διαδρομή, είτε κυκλική είτε ελικοειδής, ανάλογα με τη γωνία μεταξύ της ταχύτητας και του μαγνητικού πεδίου.
