Kiedy badamy ruch ładunku elektrycznego zanurzonego w jednorodnym polu magnetycznym, zauważymy, że trajektoria opisana przez nią będzie zależeć od kąta utworzonego między prędkością cząstki a polem magnetycznym, w którym jest zanurzona. Aby jak najlepiej wykorzystać badanie zachowania cząstek w polu jednorodnym, podzielmy naszą analizę na trzy odrębne przypadki.
pierwszy przypadek: θ = 0º lub θ = 180º
Przypadek θ = 0º występuje, gdy prędkość ma ten sam kierunek co . Natomiast przypadek θ = 180º występuje, gdy prędkość ma kierunek przeciwny do . Wiemy, że wielkość siły magnetycznej dana jest wzorem:
F= |q|.v .B .senθ
Ponieważ sin 0º = sin 180º = 0, mamy to:
- w obu przypadkach siła magnetyczna jest zerowa. W ten sposób, jeśli na cząstkę nie działają żadne inne siły, przyspieszenie będzie zerowe, a następnie będziemy mieli ruch prosty i jednostajny.
drugi przypadek: θ = 90º
Gdy θ = 90º, wektory są prostopadłe do siebie. W tym przypadku moduł siły magnetycznej wyraża się wzorem:
F= |q|.v .B .senθ,
ponieważ sin 90°=1, mamy:
F= |q|.v .B
W tym przypadku wiemy, że siła jest zawsze prostopadła do wektora prędkości. Nie zmienia modułu prędkości, a jedynie kierunek prędkości. W ten sposób następuje równomierny ruch okrężny. Jak cząsteczka opisuje Jednolity ruch kołowy, mamy możliwość wyznaczenia wartości promienia trajektorii przebytej przez cząstkę za pomocą równania:
Z promienia trajektorii opisanej przez cząstkę możemy obliczyć okres T ruchu w przedziale czasu 1 obrotu. Równanie, które pozwala nam dokonać obliczeń, wygląda następująco:
trzeci przypadek: θ ≠0°, θ ≠90°, θ ≠180°,
To znaczy, co jest rzucany ukośnie w kierunku pola. W tym przypadku rozkłada prędkość w dwóch składnikach:
- składnik vx, w kierunku : powoduje MRU
- składnik vtak, prostopadły do : powoduje MCU
Dlatego jednoczesność tych dwóch ruchów daje jednostajny ruch śrubowy.
Autor: Domitiano Marques
Ukończył fizykę
Brazylijska drużyna szkolna
Źródło: Brazylia Szkoła - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/carga-no-campo-uniforme.htm