29. Движение заряжённых частиц в магнитном поле. Сила Лоренца.

Формула силы Лоренца дает возможность найти ряд закономерностей движения заряженных частиц в магнитном поле. Зная направление силы Лоренца и направление вызываемого ею отклонения заряженной частицы в магнитном поле можно найти знак заряда частиц, которые движутся в магнитных полях.

Магнитное поле однородно и на частицы не действуют электрические поля. Если заряженная частица в магнитном поле движется со скоростью v вдоль линий магнитной индукции, то угол α между векторами v и В равен 0 или π. Тогда сила Лоренца равна нулю, т. е. магнитное поле на частицу не действует и она движется равномерно и прямолинейно.

В случае, если заряженная частица движется в магнитном поле со скоростью v, которая перпендикулярна вектору В, то сила Лоренца F=Q[vB] постоянна по модулю и перпендикулярна к траектории частицы. По второму закону Ньютона, сила Лоренца создает центростремительное ускорение. Значит, что частица будет двигаться по окружности, радиус r которой находится из условия QvB=mv2/r , следовательно

Период вращения частицы, т. е. время Т, за которое она совершает один полный оборот,

т. е. период вращения частицы в однородном магнитном поле задается только величиной, которая обратна удельному заряду (Q/m) частицы, и магнитной индукцией поля, но при этом не зависит от ее скорости (при v<<c).

Сила Лоренца - это сила, действующая со стороны магнитного поля на движущийся заряд, равная Fл = QvBsina. Сила Лоренца перпендикулярна векторам v и B. Направление силы Лоренца, действующей на на положительный заряд, определяется по правилу левой руки. С изменением знака заряда направление силы Лоренца изменяется на противоположное.

Так как сила Лоренца всегда направлена перпендикулярно вектору скорости летящей частицы, то она не изменяет величину скорости, а изменяет лишь направление движения частиц.

Если заряженная частица движется в однородном магнитном поле, вектор индукции которого перпендикулярен направлению скорости заряженной частицы, то сила Лоренца искривляет траекторию движения, выполняя роль центростремительной силы.

30. Магнитное поле при наличии магнетиков. Поле элементарного тока. Магнитный момент элементарного тока. Механизмы намагничивания.

Магнетики – вещества, которые при внесении во внешнее поле изменяются так, что сами становятся источниками дополнительного магнитного поля.

Полная индукция магнитного поля равна сумме индукций внешнего магнитного поля и магнитного поля, порождаемого магнетиком.

Намагничивание магнетика – изменение состояния магнетика под влиянием внешнего магнитного поля, в результате чего сам магнетик становится источником магнитного поля.

Существуют различные механизмы намагничивания. В соответствии с ними магнетики делятся на: диа-, пара-, ферро- и ферримагнетики. Антиферромагнетики также относят к магнетикам, хотя они и не создают магнитного поля в окружающем пространстве.

1. При внесении во внешнее магнитное поле в молекулах и атомах движение электронов изменяется так, что образуется ориентированный суммарный круговой ток, который характеризуется магнитным моментом.

2. Движение электронов в молекулах может быть таково, что молекулы будут обладать магнитным моментом и при отсутствии магнитного поля, т.е. молекулы обладают постоянным магнитным моментом

3. Намагничивание ферромагнетиков и ферримагнетиков связано с тем, что электроны обладают магнитным моментом, находящимся в определённом соотношении с их механическим моментом – спином.

Векторный потенциал при наличии магнетиков:

Поле элементарного тока.

Векторный потенциал элементарного тока:

- магнитный момент элементарного тока.