Pole magnetyczne · Ruch w polu magnetycznym
Ruch cząstki naładowanej w polu magnetycznym — teoria
Tor cząstki i siła magnetyczna
Na cząstkę o ładunku , poruszającą się w jednorodnym, stałym polu magnetycznym z prędkością , działa siła . Jej wartość to , gdzie jest kątem między i .
Gdy , siła zakrzywia tor w okrąg, a jego promień wynosi:
Tutaj to masa w kilogramach, — szybkość w metrach na sekundę, — wartość ładunku w kulombach, a — indukcja w teslach.
Tor cząstki i siła magnetyczna
Rozłóż prędkość na składową równoległą i prostopadłą do pola. Składowa równoległa nie zmienia się, a prostopadła odpowiada za ruch po okręgu o promieniu .
Jeżeli , cząstka porusza się po helisie. Dla niezerowego ładunku, jednorodnego pola i prędkości nierelatywistycznych okres obiegu wynosi . Znak określa zwrot zakrzywienia.
Jak rozpoznać tor ruchu
Najpierw porównaj kierunek prędkości z kierunkiem pola. Gdy prędkość jest całkowicie prostopadła do pola, tor jest okręgiem. Gdy ma składową równoległą, tor jest helisą; jej skok zależy od tej składowej, a promień od .
Do wzoru na promień podstawiaj składową prostopadłą, nie szybkość całkowitą, jeśli ruch nie jest prostopadły do pola.
Jak rozpoznać tor ruchu
Siła magnetyczna jest prostopadła do prędkości, dlatego nie wykonuje pracy i nie zmienia energii kinetycznej ani wartości szybkości cząstki. Dla ruchu równoległego do pola ; tor nie zakrzywia się. Zmiana znaku ładunku odwraca kierunek zakrzywienia.