Πώς κινούνται τα σωματίδια charg όταν εισέρχεται στο πεδίο σε γωνία διαφορετικό από 90;
Η θεμελιώδης αρχή
* Lorentz Force: Η δύναμη σε ένα φορτισμένο σωματίδιο που κινείται σε ένα μαγνητικό πεδίο δίνεται από τον νόμο Lorentz Force: f =q (v x b) .
* q: Φορτίο του σωματιδίου
* V: Ταχύτητα του σωματιδίου
* b: Αντοχή μαγνητικού πεδίου
* x: Το Cross Product (καθορίζει την κατεύθυνση της δύναμης)
Η διάσπαση
1. Στοιχεία ταχύτητας: Όταν το σωματίδιο εισέρχεται σε γωνία, η ταχύτητά του έχει δύο συστατικά:
* v_parallel: Ταχύτητα παράλληλη με το μαγνητικό πεδίο. Αυτό το στοιχείο βιώνει * καμία δύναμη * από το μαγνητικό πεδίο.
* v_perpendicular: Ταχύτητα κάθετη στο μαγνητικό πεδίο. Αυτό το συστατικό είναι αυτό που είναι υπεύθυνος για την κυκλική κίνηση του σωματιδίου.
2. Κυκλική κίνηση: Η μαγνητική δύναμη δρα την κάθετη τόσο στην ταχύτητα όσο και στο μαγνητικό πεδίο. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα μια κυκλική κίνηση του σωματιδίου. Η ακτίνα αυτού του κύκλου καθορίζεται από το μέγεθος της ταχύτητας, τη δύναμη του μαγνητικού πεδίου και το φορτίο του σωματιδίου.
3. Helical Path: Δεδομένου ότι το σωματίδιο έχει επίσης ένα συστατικό ταχύτητας παράλληλο με το μαγνητικό πεδίο, θα μετακινηθεί ταυτόχρονα κατά μήκος των γραμμών πεδίου ενώ θα υποβληθεί στην κυκλική κίνηση. Αυτή η συνδυασμένη κίνηση δημιουργεί ένα ελικοειδές μονοπάτι (σαν ελατήριο).
Βασικά σημεία:
* κατεύθυνση κίνησης: Το ελικοειδές μονοπάτι καθορίζεται από τον κανόνα του δεξιού. Εάν τοποθετείτε τον αντίχειρά σας προς την κατεύθυνση του συστατικού ταχύτητας κάθετα προς το μαγνητικό πεδίο και τα δάχτυλά σας προς την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου, η παλάμη σας θα δείξει προς την κατεύθυνση της δύναμης, η οποία θα είναι η κατεύθυνση της κυκλικής κίνησης του σωματιδίου.
* Pitch of Helix: Η απόσταση Το σωματίδιο ταξιδεύει κατά μήκος των γραμμών μαγνητικού πεδίου σε έναν πλήρη κύκλο ονομάζεται το βήμα της έλικας. Αυτό καθορίζεται από το μέγεθος του συστατικού ταχύτητας παράλληλα με το πεδίο.
* Παράγοντες που επηρεάζουν την ακτίνα και το βήμα: Η ακτίνα της κυκλικής κίνησης και ο βήμα της έλικας επηρεάζονται άμεσα από:
* Φόρτιση του σωματιδίου: Η υψηλότερη φόρτιση έχει ως αποτέλεσμα αυστηρότερη ακτίνα.
* Αντοχή του μαγνητικού πεδίου: Το ισχυρότερο πεδίο οδηγεί σε αυστηρότερη ακτίνα.
* Συστατικό ταχύτητας κάθετο στο πεδίο: Η υψηλότερη ταχύτητα έχει ως αποτέλεσμα μεγαλύτερη ακτίνα.
* Εξαρτήματα ταχύτητας παράλληλα με το πεδίο: Η υψηλότερη ταχύτητα έχει ως αποτέλεσμα ένα μεγαλύτερο βήμα.
Εφαρμογές:
Αυτή η συμπεριφορά των φορτισμένων σωματιδίων σε μαγνητικά πεδία είναι ζωτικής σημασίας για την κατανόηση και τον έλεγχο:
* επιταχυντές σωματιδίων: Οδηγώντας και χειραγωγικά σωματίδια υψηλής ενέργειας.
* φασματομετρία μάζας: Διαχωρίζοντας τα σωματίδια με βάση την αναλογία μάζας προς φόρτιση.
* auroras: Η δημιουργία όμορφων εμφανίσεων φωτός στην ατμόσφαιρα.
Επιτρέψτε μου να μάθω αν θέλετε να εξερευνήσετε με περισσότερες από αυτές τις εφαρμογές ή να έχετε οποιεσδήποτε άλλες ερωτήσεις σχετικά με την κίνηση των φορτισμένων σωματιδίων σε μαγνητικά πεδία!
