Электрически заряженная частица – это частица, которая обладает положительным или отрицательным зарядом. Это могут быть как атомы, молекулы, так и элементарные частицы. Когда электрически заряженная частица находится в электрическом поле, на нее действует сила Кулона. Значение этой силы, если известно значение напряженности поля в конкретной точке, вычисляется по следующей формуле: F = qE.
Итак,
Теперь рассмотрим эффект Холла. Экспериментально было обнаружено, что магнитное поле воздействует на движение заряженных частиц. Магнитная индукция равна максимальной силе, которая воздействует на скорость движения такой частицы со стороны магнитного поля. Заряженная частица движется с единичной скоростью. Если электрически заряженная частица влетит в магнитное поле с заданной скоростью, то сила, которая действует со стороны поля, будет перпендикулярна скорости частицы и соответственно вектору магнитной индукции: F = q[v,B]. Поскольку сила, которая действует на частицу, перпендикулярна скорости движения, то и ускорение, задаваемое этой силой также перпендикулярно движению, является нормальным ускорением. Соответственно, прямолинейная траектория движения будет искривляться при попадании заряженной частицы в магнитное поле. Если частица влетает параллельно линиям магнитной индукции, то магнитное поле не действует на заряженную частицу. Если она влетает перпендикулярно линиям магнитной индукции, то сила, которая действует на частицу, будет максимальной.
Теперь запишем II закон Ньютона: qvB = mv2/R, или R = mv/qB, где m – это масса заряженной частицы, а R – это радиус траектории. Из этого уравнения следует, что частица двигается в однородном поле по окружности радиуса. Так, период обращения заряженной частицы по окружности не зависит от скорости движения. Необходимо отметить, что у электрически заряженной частицы, попавшей в магнитное поле, кинетическая энергия неизменна. Вследствие того что сила перпендикулярна движению частицы в любой из точек траектории, сила магнитного поля, которая действует на частицу, не совершает работу, связанную с перемещением движения заряженной частицы.
Направление силы, воздействующей на движение заряженной частицы в магнитном поле, можно определить при помощи «правила левой руки». Для этого необходимо расположить левую ладонь таким образом, чтобы четыре пальца указывали направление скорости движения заряженной частицы, ну а линии магнитной индукции были направлены в центр ладони, в таком случае отогнутый под углом в 90 градусов большой палец будет показывать направление силы, которая действует на положительно заряженную частицу. В том случае, если частица имеет отрицательный заряд, то направление силы будет противоположным.
Если же электрически заряженная частица попадет в область совместного воздействия магнитного и электрического полей, то на нее будет действовать сила, называемая силой Лоренца: F = qE + q[v,B]. Первое слагаемое при этом относиться к электрическому компоненту, а второе - к магнитному.
