Сила Ампера, действующая на отрезок проводника длиной Δl с силой тока I, находящегося в магнитном поле B, может быть выражена через силы, действующие на отдельные носители заряда.
Пусть концентрация носителей свободного заряда в проводнике есть n, а q – заряд носителя. Тогда произведение nqυS , где υ – модуль скорости упорядоченного движения носителей заряда по проводнику, а S – площадь поперечного сечения проводника, равно току, текущему по проводнику:
Выражение для силы Ампера можно записать в виде:
Так как полное число N носителей свободного заряда в проводнике длиной Δl и сечением S равно nSΔl, то сила, действующая на одну заряженную частицу, равна
Эту силу называют силой Лоренца. Угол α в этом выражении равен углу между скоростью носителей заряда υ и вектором магнитной индукции В. Направление силы Лоренца, действующую на заряженную частицу, так же, как и направление силы Ампера может быть найдено по правилу левой руки: четыре пальца левой руки располагают по направлению тока (т.е. по направлению движения положительных зарядов), но так чтобы вектор магнитной индукции В входил в ладонь, тогда большой палец покажет направление силы Лоренца.
Если заряженная частица движется в однородном магнитном поле под действием силы Лоренца, а ее скорость υ лежит в плоскости, перпендикулярной вектору В, то частица будет двигаться по окружности радиуса:
Сила Лоренца в этом случае играет роль центростремительной силы и не совершает работы.
Период обращения частицы в однородном магнитном поле равен
Это выражение показывает, что для заряженных частиц заданной массы m период обращения не зависит от скорости υ и радиуса траектории R.
Угловая скорость движения заряженной частицы по круговой траектории
называется циклотронной частотой.
Спасибо за внимание! Ставьте лайки, подписывайтесь и комментируйте :)