Chembe yenye chaji ya umeme hufanyaje kazi katika sehemu za umeme na sumaku?

Chembe yenye chaji ya umeme hufanyaje kazi katika sehemu za umeme na sumaku?
Chembe yenye chaji ya umeme hufanyaje kazi katika sehemu za umeme na sumaku?
Anonim

Chembe yenye chaji ya umeme ni chembe ambayo ina chaji chanya au hasi. Inaweza kuwa atomi, molekuli, na chembe za msingi. Wakati chembe yenye chaji ya umeme iko kwenye uwanja wa umeme, nguvu ya Coulomb huifanya. Thamani ya nguvu hii, ikiwa thamani ya nguvu ya sehemu katika hatua fulani inajulikana, inakokotolewa na fomula ifuatayo: F=qE.

Kwa hiyo,

chembe yenye chaji ya umeme
chembe yenye chaji ya umeme

tulibaini kuwa chembe yenye chaji ya umeme, ambayo iko kwenye uwanja wa umeme, husogea chini ya ushawishi wa nguvu ya Coulomb.

Sasa zingatia athari ya Ukumbi. Iligunduliwa kwa majaribio kuwa uwanja wa sumaku unaathiri harakati za chembe za kushtakiwa. Uingizaji wa sumaku ni sawa na nguvu ya juu inayoathiri kasi ya harakati ya chembe kama hiyo kutoka kwa uwanja wa sumaku. Chembe iliyochajiwa husogea kwa kasi ya kitengo. Ikiwa chembe yenye chaji ya umeme itaruka kwenye uwanja wa sumaku kwa kasi fulani, basi nguvu inayofanya kazi upande wa shamba itakuwa.ni perpendicular kwa kasi ya chembe na, ipasavyo, kwa vector magnetic introduktionsutbildning: F=q[v, B]. Kwa kuwa nguvu inayofanya kazi kwenye chembe ni ya kawaida kwa kasi ya mwendo, basi kuongeza kasi iliyotolewa na nguvu hii pia ni perpendicular kwa mwendo, ni kuongeza kasi ya kawaida. Ipasavyo, trajectory ya rectilinear ya mwendo itapinda wakati chembe iliyochajiwa inapoingia kwenye uwanja wa sumaku. Ikiwa chembe inaruka sambamba na mistari ya induction ya magnetic, basi shamba la magnetic haifanyi kazi kwenye chembe iliyoshtakiwa. Ikiwa inaruka kwa upenyo kwa mistari ya induction ya sumaku, basi nguvu inayofanya kazi kwenye chembe itakuwa ya juu zaidi.

harakati ya chembe za kushtakiwa
harakati ya chembe za kushtakiwa

Sasa tuandike sheria ya Newton II: qvB=mv2/R, au R=mv/qB, ambapo m ni uzito wa chembe iliyochajiwa, na R ndio radius ya trajectory. Inafuata kutoka kwa mlingano huu kwamba chembe husogea kwenye uwanja unaofanana pamoja na mduara wa radius. Kwa hivyo, kipindi cha mapinduzi ya chembe iliyoshtakiwa kwenye duara haitegemei kasi ya harakati. Ikumbukwe kwamba chembe ya kushtakiwa kwa umeme katika uwanja wa magnetic ina nishati ya kinetic ya mara kwa mara. Kutokana na ukweli kwamba nguvu ni perpendicular kwa mwendo wa chembe katika pointi yoyote ya trajectory, nguvu ya shamba magnetic kwamba vitendo juu ya chembe haifanyi kazi zinazohusiana na kusonga mwendo wa chembe kushtakiwa.

mwendo wa chembe iliyochajiwa kwenye uwanja wa sumaku
mwendo wa chembe iliyochajiwa kwenye uwanja wa sumaku

Mwelekeo wa nguvu inayofanya kazi kwenye kusogea kwa chembe iliyochajiwa kwenye uga wa sumaku unaweza kubainishwa kwa kutumia "kanuni ya mkono wa kushoto". Ili kufanya hivyo, unahitaji kuweka kitende chako cha kushoto hivyoili vidole vinne vionyeshe mwelekeo wa kasi ya harakati ya chembe iliyoshtakiwa, na mistari ya induction ya sumaku inaelekezwa katikati ya kiganja, kwa hali ambayo kidole gumba kilichoinama kwa pembe ya digrii 90 kitaonyesha mwelekeo wa kiganja. nguvu inayofanya kazi kwenye chembe yenye chaji chanya. Katika tukio ambalo chembe ina chaji hasi, basi mwelekeo wa nguvu utakuwa kinyume.

Ikiwa chembe yenye chaji ya umeme itaingia katika eneo la utendaji wa pamoja wa uga wa sumaku na umeme, basi nguvu inayoitwa nguvu ya Lorentz itachukua hatua juu yake: F=qE + q[v, B]. Neno la kwanza linarejelea sehemu ya umeme, na la pili - la sumaku.

Ilipendekeza: