(Произвольный угол):
Скорость раскладывается на две компоненты:
(вдоль
)
и
(перпендикулярно
).вызывает равномерное прямолинейное движение.
вызывает равномерное движение по окружности.
Траектория: Винтовая линия (спираль).
Ускорители Заряжённых Частиц ⚛️
Ускорители — это устройства, использующие электрические и/или магнитные поля для сообщения заряженным частицам (протонам, электронам, ионам) больших кинетических энергий.
Роль полей:
Электрическое поле ( ): Совершает работу, увеличивая скорость (энергию) частиц.
Магнитное поле ( ): Управляет траекторией частиц (изгибает и удерживает их на орбите), поскольку .
Типы ускорителей (примеры):
Линейные ускорители: Частица ускоряется вдоль прямой линии переменным -полем.
Циклические ускорители (циклотрон, синхротрон):
Циклотрон: Использует постоянное магнитное поле для движения частицы по спирали (увеличивающийся радиус ) и переменное электрическое поле для ускорения. Частота переменного поля должна совпадать с циклотронной частотой (
)
частицы.Синхротрон: Использует переменные - и -поля, чтобы поддерживать частицы на орбите постоянного радиуса , ускоряя их до релятивистских скоростей.
Вот конспект по эффекту Холла:
24. Эффект Холла ⚡️
Эффект Холла — это явление возникновения поперечной разности потенциалов (напряжения Холла) на проводнике (или полупроводнике) с током, помещённом в поперечное (перпендикулярное току) магнитное поле.
Механизм Эффекта
Условия: Пластинка из проводящего материала, по которой течёт ток ( ), помещается в однородное магнитное поле ( ), перпендикулярное направлению тока.
Сила Лоренца: Движущиеся носители заряда (электроны или дырки), образующие ток, отклоняются под действием магнитной составляющей силы Лоренца (
).Накопление заряда: В результате этого отклонения носители заряда скапливаются у одной боковой грани пластинки, а на противоположной грани возникает избыток зарядов противоположного знака.
Поле Холла: Накопление зарядов на гранях приводит к возникновению электрического поля Холла (
),
направленного поперёк тока и поля
.
[Image of Hall effect diagram]
Равновесие: Носители заряда отклоняются до тех пор, пока сила Лоренца не будет скомпенсирована силой, действующей со стороны поля Холла (
):
Отсюда напряжённость поля Холла:
.
Напряжение Холла ( )
Напряжение Холла — это разность потенциалов, возникающая между боковыми гранями пластинки:
— расстояние между боковыми гранями.
Коэффициент Холла ( )
Напряжённость поля Холла
(
)
пропорциональна плотности тока (
)
и магнитной индукции (
):
Коэффициент Холла ( ): Фундаментальная характеристика материала, которая связывает с и .
Формула для (в классической теории):
— заряд носителя ( для электронов,
для дырок).— концентрация носителей заряда.
Значение Эффекта Холла
Эффект Холла имеет огромное практическое и теоретическое значение:
Определение знака носителей: Знак коэффициента (и, соответственно, знак напряжения ) позволяет однозначно определить, какие частицы являются основными носителями тока:
Отрицательный : Основные носители — электроны (как в большинстве металлов и полупроводниках -типа).
Положительный : Основные носители — дырки (как в полупроводниках
-типа).
Измерение концентрации: Зная , можно рассчитать концентрацию ( ) свободных носителей заряда в материале (
).Применение: Создание датчиков Холла (измерители магнитной индукции), бесконтактных переключателей, магнитометров и др.
Вот конспект по циркуляции вектора магнитной индукции и расчёту полей соленоида и тороида: