Электричество и магнетизм. Часть 3


Лекция 13

4. ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ

Движение заряженных частиц в постоянных электрическом и магнитном полях.

4.1. Силы, действующие на заряженную частицу в электромагнитном поле. Сила Лоренца.

Мы уже знаем, что на проводник с током, помещенный в магнитное поле, действует сила Ампера. Но ток в проводнике — есть направленное движение зарядов. Отсюда напрашивается вывод, что сила, действующая на проводник с током в магнитном поле, обусловлена действием сил на отдельные движущиеся заряды, от которых это действие передается уже самому проводнику. Этот вывод подтверждается, в частности, еще и тем, что пучок свободно летящих заряженных частиц отклоняется магнитным полем.

Сила Ампера, действующая на элемент тока в магнитном поле с индукцией clip_image015[74]:

clip_image171[3],

где α — угол между направлением тока в проводнике и векторомclip_image015[75].

Пустьclip_image131[10] — скорость упорядоченного движения зарядов в проводнике; q – заряд носителя тока (в металлах q = — e). Для элемента тока можем написать:

clip_image175[3]dNqclip_image131[11],

где n = dN/dV — концентрация зарядов, dN – число зарядов в элементе объема dV = Sdl.

Тогда, сила, действующая в магнитном поле на один заряд, будет:

clip_image177[3]

или в векторном виде

clip_image179[5].

Эту силу называют силой Лоренца (Lorentz H., 1853-1928).

Свойства силы Лоренца:

1) сила Лоренца действует только на движущуюся заряженную частицу;

2) clip_image181[3] и одновременно clip_image183[5];

3) поскольку clip_image183[6], то сила Лоренца не совершает работу, а следовательно, не может изменить энергию частицы.

Если помимо магнитного поля присутствует еще и электрическое поле clip_image045[6], то на частицу действует дополнительная сила:

clip_image186[5]

Полная сила, действующая на заряженную частицу в электромагнитном поле (которую также называют силой Лоренца) есть:

clip_image188[3]

Вы здесь: Главная Физика Электричество и магнетизм Электричество и магнетизм. Часть 3