Движение Z в магнитном поле и сила Лоренца

Движущиеся Z создают вокруг себя магнитное поле и если они движутся во внешнем поле, то между ними и этим полем возникает некоторое взаимодействие.

Сила, действующая на движущиеся в магнитном поле Z – сила Лоренца.

, где q – заряд движущейся частицы; - скорость ее движения; – угол между векторами и индукцией; В – индукция внешнего поля.

Направление силы Лоренца определяется по правилу левой руки: если указательный, средний, большой пальцы расположены под большими углами, указательный направлен по полю, средний по направлению движения, то большой покажет направление силы Лоренца (это справедливо для «+» Z; для отрицательных – наоборот).Т.к. сила Лоренца перпендикулярна , то она имеет изменяет направление движения, но не совершает работу. Возможны 3 варианта расположения частиц в магнитном поле:

1. Частица движется вдоль линии магнитной индукции. Угол между величинами и индукции равен 0 или 180°. Сила Лоренца на частицу не действует и она движется прямолинейно.

2. Частица движется перпендикулярно линиям магнитной индукции. = 90°. . Она нормальна в траектории частицы и постоянна. Частица движется по окружности с , с ускорением = и с периодом вращения , где m – масса частицы.

3. Частица движется под произвольным углом к линии индукции. Здесь движение определяется 2-мя составляющими: равномерным по прямой и равномерным по окружности. Частица движется по спирали, ось которой совпадает с направлением индукции.

Эффект Холла

Этот эффект относится к гальваномагнитным явлениям, которые наблюдаются в проводящих материалах, помещенные в скрещенные электрическое и магнитное поля. Если через образец, имеющий форму прямоугольного параллелепипеда вдоль первой оси пропускать ток, а вдоль другой приложить магнитное поле, то движущиеся в нем носители Z будут отклоняться вдоль 3-й оси под действием силы Лоренца. Носители будут отклоняться оси Z и т.о.появится поперечный ток, но образующиеся в направлении Z имеют конечные размеры, то носители Z будут накапливаться на верхней грани и возникает их недостаток на нижней. Противоположные грани заряжаются и возникает поперечное электрическое поле, которое называется Холловским. Это поле растет до тех пор, пока не скомпенсируется действие силы Лоренца и поперечный ток не станет равным 0. Результирующее поле в образце будет повернуто в плоскости на некоторый угол. Холл установил, что поперечное поле будет определяться соотношением:

, где - постоянная Холла, зависит от свойств материала и t°, j – плотность тока вдоль оси X.

, где n – концентрация свободных носителей Z в материале.

Т. о. по измерению эффекта Холла определяют знак носителя Z и их концентрацию.

Поиск по сайту: