Цахилгаан цэнэглэгдсэн бөөмс цахилгаан болон соронзон орон дээр хэрхэн ажилладаг вэ?

Цахилгаан цэнэглэгдсэн бөөмс цахилгаан болон соронзон орон дээр хэрхэн ажилладаг вэ?
Цахилгаан цэнэглэгдсэн бөөмс цахилгаан болон соронзон орон дээр хэрхэн ажилладаг вэ?
Anonim

Цахилгаан цэнэгтэй бөөмс нь эерэг эсвэл сөрөг цэнэгтэй бөөм юм. Энэ нь атом, молекул, элементийн тоосонцор хоёулаа байж болно. Цахилгаан цэнэгтэй бөөмс нь цахилгаан талбайд байх үед Кулоны хүч түүн дээр ажилладаг. Хэрэв тухайн цэг дэх талбайн хүч чадлын утга мэдэгдэж байвал энэ хүчний утгыг дараах томъёогоор тооцоолно: F=qE.

Тиймээс,

цахилгаан цэнэгтэй бөөмс
цахилгаан цэнэгтэй бөөмс

цахилгаан талбарт байгаа цахилгаан цэнэгтэй бөөмс Кулоны хүчний нөлөөн дор хөдөлдөг болохыг бид тогтоосон.

Одоо Холл эффектийг авч үзье. Соронзон орон нь цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн хөдөлгөөнд нөлөөлдөг болохыг туршилтаар олж тогтоосон. Соронзон индукц нь соронзон орноос ийм бөөмийн хөдөлгөөний хурдад нөлөөлдөг хамгийн их хүчтэй тэнцүү байна. Цэнэглэгдсэн бөөм нь нэгж хурдтайгаар хөдөлдөг. Хэрэв цахилгаан цэнэгтэй бөөмс өгөгдсөн хурдтай соронзон орон руу нисч байвал талбайн хажуу талд үйлчлэх хүч нь.нь бөөмийн хурд ба үүний дагуу соронзон индукцийн векторт перпендикуляр байна: F=q[v, B]. Бөөмд үйлчлэх хүч нь хөдөлгөөний хурдтай перпендикуляр тул энэ хүчний өгсөн хурдатгал нь мөн хөдөлгөөнд перпендикуляр байх нь хэвийн хурдатгал юм. Үүний дагуу цэнэглэгдсэн бөөмс соронзон орон руу ороход шулуун шугаман хөдөлгөөний траекторийг нугалах болно. Хэрэв бөөм нь соронзон индукцийн шугамтай зэрэгцээ нисч байвал соронзон орон нь цэнэглэгдсэн бөөмс дээр үйлчлэхгүй. Хэрэв энэ нь соронзон индукцийн шугамтай перпендикуляр нисвэл бөөмс дээр үйлчлэх хүч хамгийн их байх болно.

цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн хөдөлгөөн
цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн хөдөлгөөн

Одоо Ньютоны II хуулийг бичье: qvB=mv2/R, эсвэл R=mv/qB, энд m нь цэнэгтэй бөөмийн масс, R нь траекторийн радиус. Энэ тэгшитгэлээс харахад бөөмс нь радиусын тойргийн дагуу жигд талбарт хөдөлдөг. Тиймээс тойрог дотор цэнэглэгдсэн бөөмийн эргэлтийн хугацаа нь хөдөлгөөний хурдаас хамаардаггүй. Соронзон орон дахь цахилгаан цэнэгтэй бөөм нь тогтмол кинетик энергитэй байдаг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Хүч нь траекторийн аль ч цэгт бөөмийн хөдөлгөөнд перпендикуляр байдаг тул бөөмс дээр үйлчлэх соронзон орны хүч нь цэнэгтэй бөөмийн хөдөлгөөнийг хөдөлгөхтэй холбоотой ажлыг гүйцэтгэдэггүй.

соронзон орон дахь цэнэгтэй бөөмийн хөдөлгөөн
соронзон орон дахь цэнэгтэй бөөмийн хөдөлгөөн

Соронзон орон дахь цэнэгтэй бөөмийн хөдөлгөөнд үйлчлэх хүчний чиглэлийг "зүүн гарын дүрэм"-ээр тодорхойлж болно. Үүнийг хийхийн тулд та зүүн алгаа ийм байдлаар байрлуулах хэрэгтэйИнгэснээр дөрвөн хуруу нь цэнэглэгдсэн бөөмийн хөдөлгөөний хурдны чиглэлийг зааж, соронзон индукцийн шугамууд далдуу модны төв рүү чиглэнэ, энэ тохиолдолд 90 градусын өнцгөөр нугалж буй эрхий хуруу нь түүний хөдөлгөөний чиглэлийг харуулах болно. эерэг цэнэгтэй бөөм дээр үйлчлэх хүч. Хэрэв бөөмс сөрөг цэнэгтэй бол хүчний чиглэл эсрэг байх болно.

Цахилгаан цэнэглэгдсэн бөөмс соронзон болон цахилгаан талбайн хамтарсан үйлчлэлийн бүсэд орвол түүнд Лоренцын хүч гэж нэрлэгддэг хүч үйлчилнэ: F=qE + q[v, B]. Эхний нэр томьёо нь цахилгаан бүрэлдэхүүн хэсэг, хоёр дахь нь соронзон гэсэн утгатай.

Зөвлөмж болгож буй: