ELEKTŘINA A MAGNETISMUS

STACIONÁRNÍ MAGNETICKÉ POLE

Částice s nábojem v magnetickém poli

1) POPIS A ZDŮVODNĚNÍ POHYBU

Z minulých článků víme:

A

Na přímý vodič s proudem působí magnetické pole silou

Fm = B.I.l.sin α
α ... úhel, který svírá vodič s indukčními čarami magnetic. indukce B

l ... aktivní délka vodiče

B

Elektrický proud v kovovém vodiči je tvořen elektrony s celkovým nábojem
Q = -e.N

N ... počet elektronů

Potom můžeme magnetickou sílu, která působí na částici vypočítat podle vztahu

Fm = B.I.l.sinα; kde I = Q/t

Fm = B.(Q/t).l.sinα

Fm = B.Q.(l/t).sin α; kde l/t = v

Fm = B.Q.v.sin α

α = úhel, který svírá směr magnetické indukce se směrem rychlosti v pohybu částic

v = rychlost pohybu částice

Q = náboj částice (elektron Q = e)

B = velikost indukce magnetického pole, do kterého částice vletěla

Fm = velikost magnetické síly, která působí na částici s nábojem Q (směr určen Flemingovým pravidlem levé ruky)

Podle velikosti úhlu α mohou potom pro velikost síly Fm nastat tyto 3 případy:

α = 0° 

potom 

Fm = 0 

minimální 

magnetické pole na pohybující se částici s nábojem Q silově nepůsobí 

α = 90° 

Fm = B.Q.v

maximální 

magnetické pole působí na částici tak, že zakřivuje její trajektorii do tvaru kružnice

Fm = FS

B.Q.v = (m.v2)/r

potom pro poloměr kružnicové trajektorie platí

r = (mv)/(BQ)

m ... hmotnost částice

v ... rychlost částice

Q ... náboj částice

B ... velikost magnet. indukce hom. mag. pole

Fm = Q.(v x B)

vektorový součin 

ostatní případy

Fm = B.Q.v.sin α

částice s nábojem se pohybuje po šroubovici 

2) DŮLEŽITÉ POZNÁMKY

A) Lorentzova síla

Pohybuje-li se částice s nábojem v elektromagnetickém poli, působí na tuto částici současně

je potom výsledná síla, která působí na částici dána vektorovým součtem těchto sil:

Fe + Fm = FL
FL.... LORENTZOVA SÍLA
FL = Q.(E + v x B)

B) Hallův jev

= jev, při kterém se mezi stranami na vodivé destičce, vložené kolmo do magnetického pole a kterou prochází proud rovnoběžně se stranami destičky, vytvoří napětí (HALLOVO NAPĚTÍ)  

C) Wehneltova trubice

= vyčerpaná trubice na tlak 1 Pa naplněná vodíkem, sloužící ke znázornění zakřivení trajektorie částice(elektronu) v homogenním magnetickém poli

Zdroj fotografie: Fyzikální kabinet GBN
Zdroj fotografie: Fyzikální kabinet GBN

3) VYUŽITÍ POHYBU ČÁSTICE V MAGNETICKÉM POLI

Vychylování elektronového svazku proměnným magnetickým polem

Slouží k získávání částic s vysokou energií

ÚLOHY A VYUŽITÍ