Sähköisesti varautunut hiukkanen on hiukkanen, jolla on positiivinen tai negatiivinen varaus. Se voi olla sekä atomeja, molekyylejä että alkuainehiukkasia. Kun sähköisesti varautunut hiukkanen on sähkökentässä, Coulombin voima vaikuttaa siihen. Tämän voiman arvo, jos kentänvoimakkuuden arvo tietyssä pisteessä tiedetään, lasketaan seuraavalla kaavalla: F=qE.
Joten,
totimme, että sähköisesti varautunut hiukkanen, joka on sähkökentässä, liikkuu Coulombin voiman vaikutuksesta.
Ajattele nyt Hall-efektiä. Kokeellisesti havaittiin, että magneettikenttä vaikuttaa varautuneiden hiukkasten liikkeisiin. Magneettinen induktio on yhtä suuri kuin suurin voima, joka vaikuttaa tällaisen hiukkasen liikenopeuteen magneettikentästä. Varautunut hiukkanen liikkuu yksikkönopeudella. Jos sähköisesti varautunut hiukkanen lentää magneettikenttään tietyllä nopeudella, niin kentän sivulle vaikuttava voima onon kohtisuorassa hiukkasnopeuteen ja vastaavasti magneettiseen induktiovektoriin nähden: F=q[v, B]. Koska hiukkaseen vaikuttava voima on kohtisuorassa liikkeen nopeuteen nähden, niin tämän voiman antama kiihtyvyys on myös kohtisuorassa liikettä vastaan, on normaali kiihtyvyys. Vastaavasti suoraviivainen liikerata taipuu, kun varautunut hiukkanen tulee magneettikenttään. Jos hiukkanen lentää rinnakkain magneettisen induktion linjojen kanssa, magneettikenttä ei vaikuta varautuneeseen hiukkaseen. Jos se lentää kohtisuorassa magneettisen induktion linjoihin nähden, hiukkaseen vaikuttava voima on suurin.
Kirjoitetaan nyt Newtonin II laki: qvB=mv2/R tai R=mv/qB, missä m on varautuneen hiukkasen massa ja R on lentoradan säde. Tästä yhtälöstä seuraa, että hiukkanen liikkuu tasaisessa kentässä sädeympyrää pitkin. Siten varautuneen hiukkasen kiertoaika ympyrässä ei riipu liikkeen nopeudesta. On huomattava, että sähköisesti varautuneella hiukkasella magneettikentässä on vakio kineettinen energia. Koska voima on kohtisuorassa hiukkasen liikettä vastaan missä tahansa lentoradan pisteessä, hiukkaseen vaikuttava magneettikentän voima ei tee varautuneen hiukkasen liikkeen siirtämiseen liittyvää työtä.
Varatun hiukkasen liikettä magneettikentässä vaikuttavan voiman suunta voidaan määrittää "vasemman käden säännöllä". Tätä varten sinun on asetettava vasen kämmen niinniin, että neljä sormea osoittavat varautuneen hiukkasen liikkeen nopeuden suunnan ja magneettisen induktion viivat suunnataan kämmenen keskelle, jolloin 90 asteen kulmaan taivutettu peukalo näyttää hiukkasen suunnan. voima, joka vaikuttaa positiivisesti varautuneeseen hiukkaseen. Siinä tapauksessa, että hiukkasella on negatiivinen varaus, voiman suunta on päinvastainen.
Jos sähköisesti varautunut hiukkanen joutuu magneetti- ja sähkökenttien yhteisvaikutuksen alueelle, siihen vaikuttaa Lorentzin voimaksi kutsuttu voima: F=qE + q[v, B]. Ensimmäinen termi viittaa sähkökomponenttiin ja toinen - magneettiseen.
