Тоді прискорення, що купується часткою:
(3.1)
Під дією прискорення a частка буде рухатися по колу радіуса R, прискорення буде доцентровим і одно:
(3.2)
Рівняння руху частинки знайдемо з (3.2).
(3.3), (3.4), (3.5)
Рівняння (3.3) - (3.5) описують характеристики руху частки по окружності, де - питома заряд носія (електрона).
З (3.5) видно, що період обертання частинки не залежить від швидкості, а визначається питомим зарядом і індукцією поля.
б) нехай частинка влітає в магнітне поле під кутом, відмінним від 90 °. Розкладемо швидкості руху частки U на нормальну складову, перпендикулярну полю, і паралельну складову в напрямку поля:
дасть рух частинки по колу у випадки, описаному вище.- Вздовж поля дасть прямолінійний рух частинки зі швидкістю в напрямку поля. Сумарне рух частинки представлятиме спіраль (рис.3.2), крок якої дорівнює:
(3.6)
Якщо вектор спрямований перпендикулярно до площини креслення, а частка рухається в площині креслення зліва направо, то напрямок відхилення частки (вгору або вниз) залежить від знака її заряду (рис.3.3). На цьому грунтується визначення знака заряду частинок, що рухаються в магнітному полі.
Якщо заряд позитивний - спіраль закручується за годинниковою стрілкою, якщо заряд негативний - спіраль закручується проти годинникової стрілки (рис.3.2)
3.4 Досвід Буша. Метод магнітної фокусування
Для визначення питомої заряду електрона було поставлено ряд дослідів. Розглянемо метод магнітної фокусування, який розробив Буш. При розігріванні катода К з нього імітуються електрони і прискорюються полем анода (рис.3.4).
(3.7)
Чим більше напруга U, тим більше швидкість частинки. Вилітаючи з анода, в якому передбачено отвір, частинки проходять, і збираються в пучок, через конденсатор і потрапляють в поле соленоїда під невеликими кутами. Частинки будуть рухатися в соленоїді (магнітному полі) по спіральній траєкторії, за один оборот проходять відстань (3.6). Рухаючи екран таким чином, щоб частки фокусувалися на екрані, тобто
, (3.8)
де n - кутовий число.
Вирішуючи спільно рівняння (3.6), (3.7), (3.8), підставляючи експериментальні дані, отримуємо значення для електрона:
3.5 Ефект Холла
Ефект Холла - це виникнення в металі (або напівпровіднику) з струмом щільністю, вміщеному в магнітне поле B, електричного поля в напрямку, перпендикулярному і B.
Розглянемо плоскопаралельну металеву пластинку (рис.3.5), припустимо уздовж однієї з граней ток щільністю. У провіднику виникає електричне поле, еквіпотенціальні поверхні 1, 2 будуть перпендикулярні гранях. Припустимо уздовж суміжній межі магнітне поле індукцією B, тоді еквіпотенціальні поверхні будуть похилі, на залишилися гранях виникає різниця потенціалів і - ефект Холла.
При приміщенні металевої пластинки в магнітне поле на кожен рухомий електрон буде діяти сила Лоренца, яка згідно з правилом лівої руки буде відхиляти електрони до верхньої межі, де буде обумовлюватися надлишковий негативний заряд, а на нижній грані - їх нестача (надлишковий позитивний заряд). В результа...
