1. Kraft på en rörlig laddning:
* Lorentz Force Law: En rörlig laddad partikel upplever en kraft när den kommer in i ett magnetfält. Kraften är vinkelrätt mot både partikelns hastighet och magnetfältriktningen. Denna kraft ges av:
* f =q (v x b)
* F:kraft på avgiften
* F:Laddning av partikeln (för elektron, q =-1.602 x 10^-19 coulombs)
* V:partikelens hastighet
* B:Magnetfältstyrka
* X:Cross Product (bestämmer kraftriktningen)
2. Cirkulär rörelse:
* konstant magnetfält: Om elektronens hastighet är vinkelrätt mot magnetfältet kommer kraften att vara konstant i storlek och riktas alltid mot mitten av en cirkel. Detta får elektronen att röra sig i en cirkulär stig.
* Radie för den cirkulära vägen: Radien för denna cirkulära väg bestäms av elektronens hastighet, laddning och styrkan hos magnetfältet. Formeln för radien är:
* r =(MV) / (QB)
* R:Radie för den cirkulära vägen
* M:Massan av elektronen (9.11 x 10^-31 kg)
* V:Elektronens hastighet
* F:Charge of the Electron
* B:Magnetfältstyrka
3. Helical Motion:
* Icke-permanikulärt magnetfält: Om elektronhastigheten inte är vinkelrätt mot magnetfältet kommer kraften att ha en komponent vinkelrätt mot fältet (orsakar cirkulär rörelse) och en komponent parallell med fältet. Detta resulterar i en spiralformad väg.
4. Magnetdipolmoment:
* snurr och orbital rörelse: Elektroner har en inneboende egenskap som kallas spin vinkelmoment, som skapar ett magnetiskt dipolmoment (som en liten stångmagnet). Detta dipolmoment interagerar med yttre magnetfält och bidrar till elektronens beteende i fältet.
* larmor Precession: Det magnetiska dipolmomentet för en elektron i ett magnetfält upplever ett vridmoment som får det att föregå runt magnetfältets riktning. Denna precession kallas Larmor Precess.
Applikationer:
Interaktionen mellan elektroner och magnetfält är grunden för många tekniker, inklusive:
* masspektrometri: Magnetfält används för att separera joner baserat på deras mass-till-laddningsförhållande.
* magnetresonansavbildning (MRI): MRI använder protonerna i ett magnetfält för att skapa detaljerade bilder av människokroppen.
* elektronmikroskopi: Magnetfält används för att fokusera och manipulera elektronstrålar i elektronmikroskop.
Sammanfattningsvis:
Elektroner som rör sig i ett magnetfält upplever en kraft som får dem att röra sig i cirkulära eller spiralformiga vägar. Denna interaktion styrs av Lorentz Force -lagen och är en grundläggande princip inom elektromagnetism. Det har betydande tillämpningar inom olika områden, inklusive fysik, kemi och medicin.
