Похожие презентации:
Движение электрона в электрическом магнитном поле
1.
ТЕМАДвижение электрона в
электрическом магнитном поле
Работу выполнил Богатырев
Владислав
Группа: 21ОИБ-3
2.
СОДЕРЖАНИЕ1. Что такое электрон? Движение электрона в
электрическом поле
2. Движение электрона в магнитном поле. Сила
Лоренца
3. Как будет двигаться электрон с совпадающем
направлением вектора?
4. Правило Буравчика. Эффект Холла
5. Движение электрона в вакууме.
6. Движение электрона в пространстве.
3.
ЦЕЛЬНаучиться определять движение
электрона в электрическом магнитном
поле, познакомиться с силой Лоренца,
эффектом Холла, наглядно рассмотреть
направление движения электрона в
вакууме и пространстве.
4.
ЭЛЕКТРОНЭлектрон – это стабильная отрицательно заряженная
элементарная частица. Является одной из основных
структурных единиц вещества, поскольку из электронов
формируются оболочки атомов, строение которых
определяет большинство оптических, электрических,
магнитных, механических и химических свойств
вещества.(рисунок 1)
Электрон был открыт Джозефом Джоном
Томсоном в 1897 году, однако подозрения о его
существовании возникли несколько раньше. Фарадей в
опытах по электролизу еще в начале XIX века получил
первые указания на то, что электричество не является
непрерывным потоком, а переносится дискретными
порциями.
5.
Рисунок 1 – Электрон.6.
ДВИЖЕНИЕ ЭЛЕКТРОНА ВЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ
1)
На частицу действует
сила Кулона(рисунок 2)
При прохождении
разности потенциалов
Рисунок 2 – Движение электрона
в электрическом поле.
эта сила совершает работу,
изменяя
кинетическую энергию
частицы(рисунок 2)
7.
ДВИЖЕНИЕ ЭЛЕКТРОНА В МАГНИТНОМ ПОЛЕЭлектроны в магнитном поле катушки описывают винтовые
траектории, и проекции этих траекторий на плоскость,
перпендикулярную магнитному полю, являются окружностью,
если электроны имеют радиальную составляющую
скорости.(рисунок 3) Если электроны движутся параллельно
оси, они не подвергаются действию поля.
Рисунок 3 – Движение электрона в магнитном поле.
8.
СИЛА ЛОРЕНЦАСилу, действующую на движущуюся заряженную частицу со
стороны магнитного поля, называют силой Лоренца в честь
великого голландского физика Х. Лоренца (1853 — 1928) —
основателя электронной теории строения вещества. Силу
Лоренца можно найти с помощью закона Ампера. Модуль
силы Лоренца равен отношению модуля силы F,
действующей на участок проводника длиной Δl, к
числу N заряженных частиц, упорядоченно движущихся в
этом участке проводника
9.
Модуль силы, действующей со стороны магнитного поля навыбранный элемент тока, равен:
F =С| ИЛА
I |B Δl sin
α
ЛОРЕНЦА
Подставляя в эту формулу выражение для силы тока, получаем:
F = | q | nvS Δl B sin α = v | q | NB sin α,
где N = nSΔl — число заряженных частиц в рассматриваемом
объеме. Следовательно, на каждый движущийся заряд со стороны
магнитного поля действует сила Лоренца, равная:
где α — угол между вектором скорости и вектором магнитной
индукции. Сила Лоренца перпендикулярна векторам магнитной
индукции и скорости упорядоченного движения заряженных частиц.
Ее направление определяется с помощью того же правила левой
руки, что и направление силы Ампера
10.
КАК БУДЕТ ДВИГАТЬСЯ ЭЛЕКТРОН ССОВПАДАЮЩЕМ НАПРАВЛЕНИЕМ ВЕКТОРА?
Движение электрона будет равномерно замедленным
(тормозящее электрическое поле) и, когда запас
кинетической энергии электрона полностью
израсходуется (т. е. кинетическая энергия полностью
перейдет в потенциальную), электрон остановится и
начнет равномерно ускоренно перемещаться в
направлении действия силы F.(рисунок 3)
Рисунок 3 –
Движение
электрона с
совпадающим
направлением
вектора
11.
ПРАВИЛО БУРАВЧИКАПравило буравчика служит для определения направления магнитных
линий (линий магнитной индукции) вокруг прямого проводника с
током.
Правило буравчика (правило винта) или правило правой руки - если
направление поступательного движения буравчика совпадает с
направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки
буравчика совпадает с направлением линий магнитного поля
тока(рисунок 4)
Рисунок 4 –
Демонстрация
правила
Буравчика
12.
ЭФФЕКТ ХОЛЛАЭлектроны, двигающиеся в проводнике, также
отклоняются под действием магнитного поля.
В результате, возникает разность потенциалов
на концах проводника в направлении,
перпендикулярном направлению тока (Эффект
Холла)
13.
ЭФФЕКТ ХОЛЛА– площадь
поперечного сечения
– плотность тока
– ток в проводнике
Для поперечной разности потенциалов получаем:
Rхолл – постоянная Холла.
Она бывает и >0 и <0, хотя
носители
заряда – электроны.
14.
ДВИЖЕНИЕ ЭЛЕКТРОНА ВПРОСТРАНСТВЕ.
Часто электрон движется в пространстве, в котором одновременно
имеются электрическое и магнитное поля. При этом, в зависимости от
величины и направления начальной скорости электрона, а также от
напряженности электрического и магнитного полей, траектория
электрона будет иметь различную форму.(рисунок 5)
Рисунок 5 – Направление движение электрона в пространтсве
15.
ДВИЖЕНИЕ ЭЛЕКТРОНА В ВАКУУМЕВ электровакуумных приборах, наряду с электрическим полем, для
воздействия на движение электронов используется также магнитное
поле. Если электрон находится в состоянии покоя или если он движется
параллельно силовой линии магнитного поля, то на него никакая сила не
действует. Поэтому при определении взаимодействия движущегося
электрона и магнитного поля следует учитывать только составляющую
скорости, перпендикулярную силовым линиям магнитного поля.
(рисунок 6)
Рисунок 6 –
Направление
электрона в
вакууме
16.
КАК ОПРЕДЕЛИТЬ СКОРОСТЬЭЛЕКТРОНА?
В качестве тела отсчета возьмем лабораторию, ось OX направим
в сторону движения (т.е. против поля), выбрав начало координат в точке,
из которой электрон начал двигаться.
Если спроецировать векторы, изображающие соответствующие
величины, на ось OX, с учетом того, что v0 = 0, получим:
ma = eE, x = at2/2, v = at.
Откуда искомая скорость v = eEt/m.
Подставив числовые значения заряда и массы электрона, а также
значения E и t, получим v = 5,3•108 м/с, что больше скорости света в
вакууме.
Изменение импульса тела равно импульсу силы, действующей
на него, т.е. Dp = FDt, не только в классической, но и в релятивистской
механике.
Причем пот релятивистских скоростях движения импульс тела p = gmv.
С учетом этого, применительно к ситуации, описанной в задаче,
теорему об изменении импульса можно записать в виде: D(gmv)=eEDt.
Принимаем во внимание, что Dv = v – v0 = v, Dt = t – t0 = t (т.е. в момент
времени t0 = 0 скорость v0 = 0).
Отсюда получим модуль скорости
17.
ВЫВОДМы научились определять движение электрона в
электрическом магнитном поле, а также
познакомились с силой Лоренца, эффектом
Холла. Наглядно увидели направление
движения электрона в вакууме и пространстве.
18.
ИСТОЧНИКИ1.Иванов И. Удивительный мир внутри атомного ядра:
Научно-популярная лекция для школьников. ФИАН, 11
сентября 2020 года.
2.Учебник. ФГОС. Физика, 2020 г. 9 класс. Грачев А. В
3. Научная статья Необычные физические эффекты, выявленные
при работе.Текст научной статьи по специальности «Физика»
Посметный Б.М. Горпинко Ю.И.