Действие магнитного поля на движущуюся заряженную частицу

Мы уже знаем, что на проводник с током, помещенный в магнитное поле, действует сила Ампера. Но ток в проводнике – есть направленное движение зарядов. Отсюда напрашивается вывод, что сила, действующая на проводник с током в магнитном поле, обусловлена действием сил на отдельные движущиеся заряды, от которых это действие передается уже самому проводнику.

Сила Ампера, действующая на элемент тока в магнитном поле с индукцией :

,

где α – угол между направлением тока в проводнике и вектором .

Пусть – скорость упорядоченного движения зарядов в проводнике; q– заряд носителя тока (в металлах q = - e). Для элемента тока можем написать:

dNq ,

где n = dN/dV – концентрация зарядов, dN – число зарядов в элементе объема dV = Sdl.

Тогда, сила, действующая в магнитном поле на один заряд, будет:

Сила, действующая на электрический заряд q, движущийся в магнитном поле со скоростью v, называется силой Лоренца и выражается формулой

где В — индукция магнитного поля, в котором заряд движется.

Направление силы Лоренца определяется с помощью правила левой руки:если ладонь левой руки расположить так, чтобы в нее входил вектор В, а четыре вытянутых пальца направить вдоль вектора v (для q > 0направления

На рис. 2.1 показана взаимная ориентация векторов v, В и F для положительного и отрицательного зарядов.

На отрицательный заряд сила действует в противоположном направлении. Модуль силы Лоренца равен

где a — угол между v и В.

Отметим еще раз, что магнитное поле не действует на покоящийся электрический заряд.В этом существенное отличие магнитного поля от электрического. Магнитное поле действует только на движущиеся в нем заряды.