منو
 صفحه های تصادفی
نژادها
قرقرة الکدر
فهرست بیماریها
کردستان
مقام و منزلت زائران حسین علیه السلام
اوضاع خراسان پس از کشته شدن مهد علیا
PageRank گوگل
علت شکست رهبران صفوی در حمله به شیروان
تعاریف و اصطلاحات مرسوم نیرو
ابومنصور بن احمد
 کاربر Online
612 کاربر online

حرکت ذره در میدان الکترومغناطیسی

تازه کردن چاپ
علوم طبیعت > فیزیک > الکتریسیته و مغناطیس > الکتریسیته
علوم طبیعت > فیزیک > الکتریسیته و مغناطیس > مغناطیس
علوم طبیعت > فیزیک > الکتریسیته و مغناطیس > الکترومغناطیس
(cached)

دید کلی

قوانینی که میدانهای الکتریکی و مغناطیسی ناشی از طرق مختلف قرار گرفتن بارها و جریان الکتریکی را معین می‌کنند، موضوع نظریه الکترومغناطیسی ، مسئله‌ای مکانیکی است.

حرکت در میدان الکتریکی

اگر ذره‌ای باردار با بار الکتریکی q در یک میدان الکتریکی با شدت E قرار گیرد، از طرف میدان بر این ذره نیرویی وارد می‌شود که مقدار با حاصل ضرب مقدار بار q در شدت میدان الکتریکی نقطه‌ای که ذره باردار در آن نقطه قرار گرفته است، برابر می‌باشد. در صورتی که ذره دارای بار مثبت باشد، این نیرو جاذبه و اگر بار ذره منفی باشد، این نیرو دافعه خواهد بود.

حرکت در میدان مغناطیسی

حال اگر ذره با بار الکتریکی q در یک میدان مغناطیسی حرکت کند، نیرویی که در میدان مغناطیسی بر این ذره وارد می‌کند، به سرعت ذره نیز بستگی دارد. یعنی اگر القای مغناطیسی را با B نشان دهیم و V سرعت ذره باشد، در این صورت نیروی F وارد بر ذره از رابطه (F = qV × B(r حاصل می‌شود. جهت این نیرو با استفاده از قاعده دست راست حاصل می‌شود.



img/daneshnameh_up/a/af/elec.gif

حرکت در حالت کلی

نیروی کل الکترومغناطیسی ناشی از شدت میدان الکتریکی (E(r و القای مغناطیسی (B(r بر ذره باردار همان نیروی لورنتس می‌باشد که طبق:


F = qE + qV × B

تعیین می‌شود. مسائل مختلف علمی و نظری بسیاری وجود دارند که شامل حرکت ذرات باردار در میدان الکتریکی و مغناطیسی هستند. بطور کلی برای حل هر نوع مسئله باید روشهای خاصی ابداع شود.

حرکت ذره باردار در میدان مغناطیسی ثابت

فرض کنید ذره‌ای به جرم m و بار الکتریکی q در یک میدان مغناطیسی ثابت یکنواختی قرار دارد. اگر جهت میدان مغناطیسی B را در راستای محور z در نظر بگیریم، یعنی B = Bk̂ که k̂̂̂ برداری یکه در امتداد محور z است. بر این اساس می‌توان معادلات حرکت را در راستای سه محور x و y و z نوشت. چون میدان B در راستای محور z است. بنابراین نمی‌تواند در راستای محور z نیرویی بر ذره اعمال کند. پس حرکت باید در صفحه xy صورت گیرد.

بنابراین مسیر حرکت ذره دایرهای خواهد بود که شعاع این دایره نیز قابل محاسبه است. در یک سیکلوترون ، ذرات باردار در میدان مغناطیسی یکنواخت در مسیرهای دایره‌ای شکلی حرکت می‌کنند و انرژی آنها با عبور از میدان الکتریکی متناوبی در هر بار دور ، دوباره افزایش می‌یابد. در این حالت شعاع دایره نیز زیاد می‌شود، تا سرانجام به یک مقدار ماکزیمم برسد که در آن شعاع ، ذرات با انرژی یعنی از دستگاه خارج می‌شوند.

حرکت در میدان الکترومغناطیسی ثابت

فرض کنید ذره‌ای به جرم m و به بار q در یک میدان الکتریکی ثابت یکنواخت به شدت E و یک میدان مغناطیسی ثابت یکنواختی به خود القایی Bحرکت کند. به گونه‌ای که میدان B در جهت محور z و میدان E به موازات صفحه xy قرار گیرد. در این صورت مسیر حرکت ذره یک مسیر مارپیچی حول محور z خواهد بود.

البته می‌توان با تشکیل معادلات حرکت و حل این معادله مقادیر x و y را در هر لحظه معین نمود. همچنین به دلیل معادله حرکت در امتداد محور x (یا y )شبیه معادله حرکت نوسانگر هماهنگ ساده است، لذا نمی‌توان فرکانس حرکت را نیز به راحتی به دست آورد. اما به دلیل اجتناب از پیچیدگی‌های ریاضی مسئله از آوردن این معادلات خودداری شده است.

مباحث مرتبط با عنوان



تعداد بازدید ها: 30297


ارسال توضیح جدید
الزامی
big grin confused جالب cry eek evil فریاد اخم خبر lol عصبانی mr green خنثی سوال razz redface rolleyes غمگین smile surprised twisted چشمک arrow



از پیوند [http://www.foo.com] یا [http://www.foo.com|شرح] برای پیوندها.
برچسب های HTML در داخل توضیحات مجاز نیستند و تمام نوشته ها ی بین علامت های > و < حذف خواهند شد..