Televize a osciloskop:      Schéma         Urychlování elektronů        Vychylovací destičky        Vychylovací cívky        Stacionární magn. pole       Magn. pole vodiče s proudem      Magnetická síla      Magnetické pole cívky        Nabitá  částice v mag. poli     Síla působící mezi dvěma vodiči s proudem

Částice s nábojem v magnetickém poli

Magnetické pole působí nejen na vodič s proudem, ale i na nabitou částici (ostatně, síla působící na vodič s proudem je jen výslednicí síly působící na elektrony, které proud tvoří). 

Máme-li částici s nábojem Q, která má velikost rychlosti v a vlétá do homogenního magnetického pole s velikostí magnetické indukce B kolmo na směr siločar, působí na ni v magnetickém poli síla o velikosti

F = QvB.

Směr síly je kolmý na směr rychlosti i na směr magnetické indukce. Je-li náboj částice kladný, určí se směr síly Flemingovým pravidlem levé ruky ¤ (směr proudu je směr rychlosti částice). Je-li náboj částice záporný, má síla opačný směr. Podívejte se na tento aplet ¤, kde uvidíte situaci v pohybu.

Tato síla se nazývá Lorentzova síla. Nekoná práci - její směr je kolmý na směr rychlosti (dráhy) částice!

Není-li magnetická indukce kolmá na směr rychlosti částice, koriguje se vztah pro velikost síly (podobně jako v případě  síly působící na vodič s proudem ¤) faktorem sina (a je úhel, který svírá směr rychlosti částice a směr magnetické indukce) na vztah

F = QvBsina..

Tento vztah lze opět nejlépe napsat s pomocí vektorového součinu ¤.

obr. 1: Ovlivňování elektronového svazku v osciloskopu tyčovým magnetem. Ověřte si platnost Flemingova pravidla levé ruky ¤.

Jak souvisí síla působící na vodič s proudem a síla působící na nabitou částici v magn. poli? Vezměme vodič v homogenním magn. poli kolmý k siločárám. Proud ve vodiči je tvořen elektrony, ty mají náboj -e. Za čas t projde vodičem N elektronů, tedy celkový náboj -Ne. Na každý elektron působí síla o velikosti F = evB, na N elektronů tedy působí síla o velikosti

F = NevB             (1).

Proud I procházející vodičem je dán jako 

I = Q/t                 (2), 

kde Q = Ne je absolutní hodnota celkového náboje prošlého vodičem za čas t. Vodičem délky l projde elektron za čas t = l/v, kde v je velikost unášivé rychlosti ¤ elektronu. Po dosazení za náboj a čas do (2) je .Za součin Nev = Il můžeme dosadit do (1) a máme vztah pro sílu působící na vodič s proudem v magn. poli

F = BIl.

Toto chování částice v magnetickém poli má velký význam pro urychlovače částic.

Spočítejte si několik úloh ¤.

Další kapitola: Vychylování elektronů v televizní obrazovce ¤

Verze pro tisk