Действие на магнитно поле върху движещ се заряд

Ако електричен заряд q се движи със скорост в магнитно поле с магнитна индукция , върху заряда действа сила

. (1)

Да обърнем внимание на това, че q има знак, т.е. ако q > 0 посоката на силата съвпада с посоката на и ако q < 0, посоката на силата е обратна на посоката на .

Задача: Да се изведе формула (1) от формулата за силата на Ампер (и обратно).

Ако върху движещ се заряд действа освен магнитно поле и електрично поле, тогава резултатната сила, наречена сила на Лоренц, действаща върху заряда

. (2)

Действието на магнитно поле върху движещ се заряд се използва за изследване на елементарните частици в така наречените ускорители на заредени частици устройства, в които под действието на електрични и магнитни полета се създават и управляват снопове от високо енергетични заредени частици (електрони, протони, мезони и т.н.).

Ефект на Хол

Нека в хомогенно магнитно поле с магнитна индукция поместим метална пластина през която протича електричен ток с плътност . Компонентата на скоростта на електроните в направление на тока е насочена обратно на посоката на тока. Силата, с която магнитното поле действа върху един електрон

, (3)

където е е зарядът на електрона. Тъй като зарядът на електрона е отрицателен, силата е насочена обратно на посоката на . В резултат на действието на тази сила в горния край на пластината ще се получи по-голяма концентрация на електрони (той ще се зареди отрицателно), а долният край на пластината ще се зареди положително (поради недостиг на електрони), т.е. ще възникне напречно електрично поле , насочено от + към . Това поле действа върху електроните със сила

, (4)

насочена обратно на посоката на напречното електрично поле, т.е. тази сила противодейства на силата, действаща от страна на магнитното поле.

Когато интензитетът на напречното електрично поле достигне такава стойност, че неговото действие върху зарядите (4) да уравновеси силата (3), т.е. когато

, (5)

_{( ),} тогава се установява стационарно разпределение на зарядите в напречното сечение. Но

, (6)