• Магнитное поле — это электромагнитное поле, индукция магнитного поля которого относительно данной системы отсчета отлична от нуля напряженность электрического поля которого равна нулю .
На заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле, действует сила Лоренца:
FЛ = qBυsinα. (1)
Так как направление силы Лоренца перпендикулярно направлению скорости частицы то эта сила не совершает работы: A = 0. По этой причине сила Лоренца не может изменить модуль скорости и импульса частицы, а также ее кинетическую энергию. Она способна изменить лишь направление движения частицы. Согласно II закону Ньютона, уравнение движения заряженной частицы в неизменном во времени однородном магнитном поле (при условии υ << c) имеет вид:
ma = |q|Bυsinα (2)
Если частица влетает в поле в направлении, перпендикулярном силовым линиям поля , то на неё действует максимальная сила Лоренца (sin 90° = 1):
Fmax = |q|Bυ
В этом случае уравнение движения частицы:
ma = |q|Bυ (3)
Сообщая телу центростремительное ускорение (так как сила Лоренца заставляет его вращаться по окружности радиусом R (b):
α = υ2
R.
Уравнение движения частицы преобразуется:
mυ2
R = |q|Bυ. (4)
Из выражения (4) можно выяснить, от каких величин зависит радиус окружности, по которой вращается частица:
Здесь p и Ek — соответственно модуль импульса и кинетическая энергия частицы.
• Радиус окружности, которую описывает заряженная частица в однородном магнитном поле, прямо пропорционален модулю скорости его движения (импульса) и обратно пропорционален модулю вектора магнитной индукции поля.
Период обращения частицы по окружности зависит от массы частицы, величины заряда и модуля индукции магнитного поля:
T = 2πR
υ = 2πm
|q|B. (6)