Движение заряженной частицы в магнитном поле

Для определения направления силы Лоренца используется правило левой руки.

Особенности движения частицы в неоднородном магнитном поле

В этом случае вектор магнитной индукции раскладывается на составляющие, которые обеспечат возникновение составляющих силы Лоренца, заставляющих частицу одновременно вращаться по спирали вокруг силовых линий и двигаться поступательно. Однако по мере перемещения частицы вдоль силовой линии (рис. 6):

а) радиус спирали изменяется:

Если частица при перемещении попадает в область более сильного поля, то её гирорадиус уменьшается, при перемещении частицы в направлении ослабевания поля её гирорадиус возрастает. Это непосредственно следует из формулы : чем больше индукция, тем меньше радиус.

б) изменяется и шаг спирали:

При движении частицы в область более сильного поля, шаг спирали уменьшается, и, наоборот, при движении в область более слабого поля шаг спирали увеличивается.

Объяснение механизма полярного сияния (модель)

Сияния бывают протонные и электронные (чаще – первые). Приносимый солнечным ветром поток электронов, достигая атмосферы Земли, начинает взаимодействовать с её магнитным полем: электроны захватываются геомагнитным полем и далее двигаются по спиральным траекториям вокруг силовых линий поля. Линии, постепенно, сгущаясь, подходят к земной поверхности, в приполярных областях. Туда-то и устремляются закручивающиеся вокруг силовых линий электроны. Но достигнуть поверхности Земли они все же не могут, так как по мере перемещения вдоль линии поля и приближения к земной поверхности электрон попадает в области все более сильного поля. А неоднородное магнитное поле стремиться вытолкнуть частицу в направлении, в котором оно ослабевает. Поэтому на опускающийся в земной атмосфере электрон будет действовать сила, стремящаяся вытолкнуть его назад, в верхние слои атмосферы. И в результате, опустившись до высоты порядка 100 км, электроны как бы «отражаются» геомагнитным полем назад; вдоль тех же силовых линий они возвращаются в верхние слои атмосферы – с тем, чтобы, следуя этим линиям, начать опускаться к земной поверхности теперь уже в другом полушарии вплоть до нового «отражения». Вертикальные лучи полярных сияний – это своеобразная фотография линий геомагнитного поля Земли.

Электроны в геомагнитном поле ещё и ускоряются, сталкиваются с атомами и молекулами атмосферы. Именно благодаря данному взаимодействию происходит возбуждение и ионизация атомов и молекул (кислорода и азота), в результате чего и возникает свечение – разряд в газе.

Физика магнитной бури

Усиление солнечной активности приводит к увеличению плотности скорости солнечного ветра, воздействующего на магнитосферу Земли. В результате чего магнитосфера претерпевает существенные возмущения, что мы и называем магнитной бурей.

4. Электромагнетизм. Явление электромагнитной индукции. Вихревое электрическое поле. Самоиндукция. Магнитные свойства вещества – изучить по любому источнику.

Опр.: Явление возникновения в замкнутом проводнике электрического тока при изменении в окружающем пространстве магнитного поля.

(Явление возникновения электрического тока в проводящем контуре, который либо покоится в переменном во времени магнитном поле, либо движется или деформируется в постоянном магнитном поле так, что число линий магнитной индукции, пронизывающих контур, меняется.)

29 августа 1831 г. – М. Фарадей.

Случаи проявления ЭМИ	Их объяснение
1. При замыкании (размыкании) цепи	Ток нарастает (или уменьшается), значит, ток не постоянный, поэтому создается переменное магнитное поле, вызывающее ЭДС индукции в катушке К2 и появление индукционного тока в цепи с катушкой К2)
2. При изменении тока в катушке КI	При изменении положения ползунка реостата в катушке КI изменяется сила тока, при этом создается переменное магнитное поле, которое является причиной возникновения ЭДС индукции в цепи с катушкой К2 и появления там индукционного тока
3. При движении постоянного магнита относительно катушки К2 (рис. 8)	Витки катушки К2 оказываются в переменном поле движущегося магнита и в цепи катушки возникает индукционный ток: К2 Рис. 8
4. При движении одной катушки относительно другой (рис. 9)	Катушка К2, замкнутая на гальванометр (на рис. 9.3 показан один ее виток) , движется в магнитном поле катушки КI так, что число линий магнитной индукции, пронизывающих контур, ограниченный витками катушки, изменяется (увеличивается при приближении катушки и уменьшается при ее удалении) К1 К2 Рис. 9