Движение заряженных частиц в магнитном поле. Сила Лоренца

На заряд, движущийся в магнитном поле, действует сила, которую мы будем называть магнитной. Эта сила определяется зарядом q, скоростью его движения v и магнитной индукцией В в той точке, где находится заряд в рассматриваемый момент времени. Простейшее предположение заключается в том, что модуль силы F пропорционален каждой из трех величин q, v и В. Кроме того, можно ожидать, что F зависит от взаимной ориентации векторов v и В. Направление вектора F должно определяться направлениями векторов v и В.

ы. Опытным путем установлено, что сила F, действующая на заряд, движущийся в магнитном поле, определяется формулой , где к — коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора единиц величин, входящих в формулу. Отметим, что соотношение эту формулу можно рассматривать как определение магнитной индукции В. Единица магнитной индукции В — тесла — определяется так, чтобы коэффициент пропорциональности к в формуле был равен единице. Следовательно, в СИ эта формула имеет вид .

. Модуль магнитной силы равен

где α— угол между векторами v и В Из последней формулы вытекает, что заряд, движущийся вдоль линий магнитного поля, не испытывает действия магнитной сил Направлена магнитная сила перпендикулярно к плоскости, в которой лежат векторы v и В. Если заряд q положителен, направление силы совпадает с направлением вектора [vB]. В случае отрицательного q направления векторов F и [vB] противоположны (рис. 43.1 Сав. 124).

Поскольку магнитная сила всегда направлена перпендикулярно к скорости заряженной частицы, она не совершает работы над частицей. Следовательно, действуя на заряженную частицу постоянным магнитным полем, изменить ее энергию нельзя. Если имеются одновременно электрическое и магнитное поля, сила, действующая на заряженную частицу, равна . Это выражение было получено из опыта Лоренцем и носит название силы Лоренца или лоренцевой силы.