Mozgása a töltött szemcse egy mágneses és elektromos mezők
3. rész: Elektromosság és mágnesesség
9. §-a mágnesesség. Mágneses mező ELEKTROMOS
9.6. Mozgása a töltött szemcse egy mágneses és elektromos mezők. Lorentz-erő
A vezeték, amelyen keresztül áram halad eltér az áramvezető nélkül, hogy jön szabályos mozgását a töltéshordozók. Ez arra utal, hogy az az erő, amely hat az áramvezető elhelyezett mágneses mező hatása miatt az erők az egyes mozgó díjakat. És már az akció miatt a díjak vezetjük karmester, amelyen keresztül mozognak. Ez a megközelítés lehetővé teszi, hogy meghatározzák az erő, amely hat külön díjat, ami mozog a mágneses térben. Ezt nevezik a Lorentz-erő.
Tegyük fel, hogy egy elektron, amelynek sebessége. Repül egy homogén mágneses mező indukció B ábrán látható. 9.7. Vonalak a mágneses indukció és a jelölt kereszt irányított az olvasó síkjára merőlegesen az ábra. A mozgó töltött részecske egy elektromos mikroáramot. Aztán, hogy meghatározza azt az erőt, amely a mágneses mező hat a mozgó töltés e (e - elektron töltése), akkor a törvény amper. Szerint Amper törvénye, hogy az elem aktuális L egyenes vonalú egyenletes mágneses mezőt indukciós hat egy erő, ami IlBsin α [képlet (9,21)] (α - közötti szög a területen, és áram). Hagyja, hogy a mozgó töltés e egy időben t mozgatja távolságban l. Ez hasonló az aktuális elem, melynek erőssége I =. Behelyettesítve ezt a kifejezést általános képletben (9,21), kapjuk az L Bsin α. Tekintettel arra, hogy ebben az esetben, sin α = l és l / t = υ. végül megkapjuk a kifejezés a Lorentz-erő:
Ahhoz, hogy határozza meg az irányt a Lorentz-erő, általánosan alkalmazható a bal kezében. Azonban ebben az esetben, az ujjak kell helyezni nem a mozgás irányát az elektron ellen és a mozgása, mivel az elektron negatív töltésű, és az irányt a jelenlegi irányt vett pozitív töltést. Fogalmát használva vektor termék, képletű (9,26) lehet ebben a formában íródott:
Ezután (9.27) ugyanabban az időben, hogy meghatározzák a érték és erő irányában ható mágneses mező egy mozgó elektron. A erő irányában ható a mágneses tér a pozitív töltésű részecskék, egybeesik az irányt a vektor termék, [], azaz a
Képletek (9.27) és (9.28) is kombinálható
de meg kell érteni q algebrai értéke a töltés, ami mozog (q> 0 pozitív töltések és q 0 negatív). Ábra. 9.7 ábra a relatív pozícióit a vektorok L. A pozitív és negatív töltések.
Mivel a Lorentz-erő L mindig merőleges a sebesség a töltött részecske, nem a munka elvégzésére, de csak megváltoztatja a mozgás irányát egy töltött részecske mágneses mezőben. Az abszolút érték a töltött részecske sebessége és mozgási energiája nem változik. Lorentz-erő a centripetális erő és egy töltött részecske, a centripetális gyorsulás egyenlő. ahol v - mozgás sebessége az elektron; r - a görbületi sugár az elektron pályája a mágneses mezőt. Ezután, a merőleges vektorok i. írja le
ahol q - felelős a részecske; m - a tömege.
Képlet (9,30) azt mutatja, hogy a pálya egy töltött részecske, amely legyek a homogén mágneses mezőben (= állandó) szögben a vonalak a mágneses indukció, azonos görbületű, ezért, egy kör, amelynek a sugara alapul egyenlőségre (9.30) egyenlő
Ha a hely, ahol a mozgó töltött részecske a mágneses teret hoznak létre napryamlene szög α a sebesség, akkor a mozgás a részecske lehet tekinteni, mint egy geometriai összege két mozgás történhet egyidejűleg, azaz forgás egy kört sebességgel υ sin α a síkban, merőleges a vonalak, és elmozdulnak a területen sebességgel υ cos α. Következésképpen, a pályáját a részecske, ebben az esetben veszi formájában a-hélix, amelynek tengelye párhuzamos az irányt a vektor (ábra. 9.8).
Hatása az elektromos mezőben a mozgás egy elektron vagy más töltött részecskék lényegesen eltér a hatása a mágneses mező. Az elektromos tér megváltoztatja a mozgási energiája az elektron, míg a mágneses mező megváltoztatja az irányt, de nem a sebesség. A mozgása töltött részecskék, például elektronok egy elektromos mező általában hasonló test mozgása egy gravitációs mezőben: ha a kezdeti sebessége az elektron ellentétes irányú erő vonalak egy homogén elektromos mező, a ható erő egybeesik az irányt a sebesség - elektron mozog rіvnopriskoreno. Az ellenkező irányban fog mozogni sebesség rіvnospovіlneno. Ha a kezdeti sebessége az elektron irányára merőleges az erővonalak a homogén elektromos mező, az elektron leírja egy parabola.
A által kifejtett erő a homogén elektromos mező az elektron, amely belép bele a vonalakra merőleges irányban a feszültség csak a kezdeti időben centripetális. Következésképpen, a görbületi sugara r az elektron, hogy a kiindulási pont a parabola lehet kiszámítani az arány
ahol E - elektromos mező; m - az elektron tömege. Így, az elektronok számára eltérő keresztirányú elektromos mező, a görbületi sugara az út négyzetével arányos a sebesség:
Az általános esetben, a mozgatható elektromos töltés q működhet egyidejűleg az indukciós a mágneses mező és az elektromos térerősség jellemzi. Ezután a kapott erő. ható a díj megegyezik a vektor azon erők összege F = q. amely működik a töltést az elektromos mező és Lorentz-féle erő L = q [,]:
Ez a kifejezés az úgynevezett Lorentz képlet. Szerint (9,31) egy eltérése egy elektron mágneses mező, a görbületi sugara röppályája arányos a sebesség. Ez a funkció mérésére sebesség elektronok kölcsönös kártérítés a cselekvés az elektromos és mágneses mezők elektron mozgását.
Elhelyezése a lapos pólusai az elektromágnes úgy, hogy a mágneses erővonalak merőlegesek az erővonalak az elektromos mező és az elektron áramlás eltelt időben pólusai között az elektromágnes és a lemezt síkkondenzátor, szabályozni kell az áramnak az elektromágnes tekercselés (változó mágneses mező indukció), az eltérés a elektronok lineáris path, által indukált elektromos mező, lehet teljes mértékben kompenzálni az azonos értékű, de ellentétes irányú, hogy az eltérés által okozott mágneses tér. A képletek a görbületi sugara az elektron pályája a keresztirányú villamos (9,33) és mágneses (9.31) mezők látható, hogy az eltérés lehet kölcsönösen kompenzálható
vagy a kapcsolat
Ez a képlet lehetővé teszi, hogy meghatározzuk a sebessége a töltött részecskék (elektronok) mérjük az elektromos és mágneses mező indukció, úgy választjuk meg, hogy az intézkedések kölcsönösen csuklósan kompensuvalis. Ha ezek után megszünteti az elektromos mező, és mérjük az elhajlás az elektronok a mágneses mezőben, majd r. E és B tudja határozni a konkrét töltés az elektron - az arány az elektron töltése, hogy tömeget. A képlet kiszámításához ez az arány lehet beszerezni (9.31) és (9.35):
A konkrét felelős az elektron definiálta először George. Thomson. Mérés alapján, az elektromos és mágneses mezők kitérését katód sugarak, azt találtuk, hogy
Tekintettel arra, hogy az elemi töltés e = 1,602 ∙ 10 - Cl 19, és ismerve a e / m. azt találjuk, hogy az elektron tömege m = 9109 ∙ 10 -31 kg.
Egy módszer annak meghatározására e / t, lehet használni, ha az összes részecske az áramlás azonos sebességgel. Minden elektronok alkotó sugár, gyorsított ugyanaz potenciális különbség, amely között alkalmazzuk a katód, amelyből azok kibocsátott, és az anód; Ezért szétszórja elektron sebesség az áramlás nagyon kicsi.
A pozitív ionok képződnek ionizációs gázmolekulák. Megjelenő különböző helyeken, különböző ionok leküzdeni potenciál különbség, ahol a sebesség különböző ionok különböznek egymástól. Ezért, a módszert, amellyel a külön díj az elektron, akkor meghatároztuk nem alkalmazható az ionok.
1907-ben, George. Thomson kifejlesztett egy „módszer parabola, amellyel meg tudja határozni a konkrét díjat az ionok.
. Végrehajtása kísérlet vegytiszta neon, és J. Thomson találtuk, hogy ez a gáz képez parabola két megfelelő atomtömege 20 és 22 megpróbálja megmagyarázni ezt az eredményt vezetett ahhoz a feltételezéshez, hogy két fajta kémiailag oszthatatlan neon atomok (a modern terminológia - két neon izotóp) . F. bevált ez a feltételezés Aston, aki javított eljárás meghatározására fajlagos töltésű ion. Készülék, amelynek segítségével meg lehet határozni e / m a különböző ionok, F. Aston úgynevezett tömegspektrográf.