36 Движение заряженных частиц в магнитном поле

Направление силы Лоренца и направление вызываемого ею отклонения заряженной частицы зависят от знака заряда Q частицы. Если заряженная частица движется в магнитном поле со скоростью v вдоль линий магнитной индукции, то сила Лоренца равна нулю. Если заряженная частица движется в магнитном поле со скоростью v, перпендикулярной вектору В, то сила Лоренца постоянна по модулю и нормальна к траектории частицы. Согласно второму закону Ньютона частица будет двигаться по окружности, радиус r которой определяется из условия QvB=mv²/r откуда (1). Период вращения частицы, т. е. время Т, за которое она совершает один полный оборот – (2).

(1) (2) (3)

Период вращения частицы в однородном магнитном поле определяется только величиной, обратной удельному заряду, и магнитной индукцией поля, но не зависит от ее скорости. Если скорость v заряженной частицы направлена под углом  к вектору В, то ее движение можно представить в виде суперпозиции: 1) равномерного прямолинейного движения; 2) равномерного движения со скоростью по окружности в плоскости, перпендикулярной полю. В результате сложения обоих движений возникает движение по спирали, ось которой параллельна магнитному полю. Шаг винтовой линии – (3).

37 Диамагнетики. Природа диамагнетизма

Всякое вещество является магнетиком, т. е. оно способно под действием магнитного поля приобретать магнитный момент. Если орбита электрона ориентирована относительно вектора В произвольным образом, то можно доказать, что она приходит в такое движение вокруг В, при котором вектор магнитного момента р_m, вращается вокруг вектора В с угловой скоростью. Такое движение в механике называется прецессией. Таким образом, электронные орбиты атома под действием внешнего магнитного поля совершают прецессионное движение, которое эквивалентно круговому току. Так как этот микроток индуцирован внешним магнитным полем, то, согласно правилу Ленца, у атома появляется составляющая магнитного поля, направленная противоположно внешнему полю. Наведенные составляющие магнитных полей атомов (молекул) складываются и образуют собственное магнитное поле вещества, ослабляющее внешнее магнитное поле. Этот эффект получил название диамагнитного эффекта, а вещества, намагничивающиеся во внешнем магнитном поле против направления поля, называются диамагнетиками.

38 Парамагнетики. Ферромагнетики

Так как диамагнитный эффект обусловлен действием внешнего магнитного поля на электроны атомов вещества, то диамагнетизм свойствен всем веществам. Однако наряду с диамагнитными веществами существуют и парамагнитные – вещества, нама­гничивающиеся во внешнем магнитном поле по направлению поля. У парамагнитных веществ при отсутствии внешнего магнитного поля магнитные моменты электронов не компенсируют друг друга, и атомы парамагнетиков всегда обладают магнитным моментом. Однако вследствие теплового движения молекул их магнитные моменты ориентированы беспорядочно, поэтому парамаг­нитные вещества магнитными свойствами не обладают. Помимо парамагнетиков, называемых слабомагнитными веществами, существуют еще сильномагнитные вещества – ферромагнетики – вещества, обладающие спонтанной намагниченностью, т. е. они намагничены даже при отсутствии внешнего магнитного поля.