2014-02-12
908
Рис. 13
|
Пусть заряженная частица влетает со скоростью 
в однородное магнитное поле 
под углом a к силовой линии (рис. 13). Разложим скорость на составляющие ^ и ||, т. е.
= 
^ + 
||,
где v^ = vsina, v|| = vcosa.
На заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле, действует сила Лоренца
(42)
или
. (43)
При a = 0о F = 0 (
||), т. е. если заряженная частица движется вдоль силовой линии, на нее не действует сила Лоренца, и она продолжает двигаться равномерно и прямолинейно (v| =const).
При a = 90о, ^^ , F = |q| v^B.
Под действием максимальной силы Лоренца частица описывает окружность радиуса R, т. е. 
, или 
= |q| v^B.
Следовательно,
. (44)
Заряженная частица движется по окружности равномерно с постоянной угловой скоростью w (В = const, q = const, v^ = const), поэтому можно найти период ее обращения Т =
, где 
, т. е. 
. (45)
Рис. 14
|
Следовательно, при v << c период обращения частицы по окружности не зависит от скорости ее движения. Направление силы Лоренца зависит не только от направлений вектора скорости ^ и вектора индукции магнитного поля , но и от знака движущегося заряда и определяется по правилу правого винта (рис. 14). Участвуя в двух движениях, частица в магнитном поле описывает винтовую кривую вокруг силовой линии (рис. 15), шаг которой
|
|
|
H = v||T = 
. (46)
Если заряженная частица движется в неоднородном магнитном поле в сторону более сильного поля, то она навивается на силовую линию.
А радиус и период обращения уменьшаются. На этом принципе основана магнитная фокусировка пучков заряженных частиц, например, в магнитных линзах в электронной оптике.
Рис. 15
|
При движении заряженных частиц в электрическом и магнитном полях на них действует обобщенная сила Лоренца, которую можно найти по формуле
, (47)
Влияние электрического и магнитного полей на движущиеся заряженные частицы (электроны, протоны, ядра атомов, ионы и т. д.) применяется в ускорителях заряженных частиц (циклотронах, фазотронах, синхрофазотронах, масс - спектрографах, накопительных кольцах и т. д.). Энергия ускоряемых частиц увеличивается при их движении в электрическом поле (электростатическом, индукционном или переменном высокочастотном). Полученные в ускорителях направленные пучки частиц высоких энергий, используются для решения многих задач ядерной физики.
