تأثير المجالين الكهربائي والمغناطيسي في الجسيمات المشحونة المتحركة

تأثير المجال الكهربائي

إذا تحرك جسيم موجب الشحنة $(+q)$ باتجاه عمودي على خطوط مجال كهربائي منتظم $\vec{E}$ فإنه يتأثر بقوة كهربائية $\vec{F}_E=q\vec{E}$ بمستوٍ موازٍ لخطوط المجال الكهربائي.

تأثير المجال المغناطيسي

إذا تحرك الجسيم نفسه بسرعة $\vec{v}$ عمودياً على مجال مغناطيسي منتظم كثافة فيضه $\vec{B}$ فإنه يتأثر بقوة مغناطيسية $\vec{F}_B=q(\vec{v}\times\vec{B})$ تؤثر دائماً عمودياً على المستوي الذي يحتوي $\vec{v}$ و $\vec{B}$، فينحرف الجسيم عن مساره ويتخذ مساراً دائرياً لأن القوة عمودية على متجه السرعة.

• قاعدة الكف اليمنى: تُدوَّر أصابع الكف اليمنى من اتجاه $\vec{v}$ نحو اتجاه $\vec{B}$ فيشير الإبهام إلى اتجاه $\vec{F}_B$.
• القوة المغناطيسية في الشحنة السالبة المتحركة تكون معاكسة لاتجاهها في الشحنة الموجبة.
• مقدار القوة: $F_B=qvB\sin\theta$، إذ $\theta$ الزاوية بين $\vec{v}$ و $\vec{B}$. إذا كان $\theta=0^\circ$ (السرعة موازية للمجال) فإن $F_B=0$، وإذا كان $\theta=90^\circ$ فالقوة أعظم ما يمكن $F_B=qvB$.
• وحدة كثافة الفيض المغناطيسي في النظام الدولي $N/A.m$ وتسمى تسلا (T).

قوة لورنز

إذا قُذف جسيم موجب الشحنة عمودياً على مجال كهربائي منتظم ومجال مغناطيسي منتظم متعامدين في آن واحد، تأثر بقوتين: $\vec{F}_E$ و $\vec{F}_B$، وتكون $\vec{F}_B$ إما باتجاه $\vec{F}_E$ أو معاكسة لها وعلى خط فعل مشترك. محصلة هاتين القوتين تسمى قوة لورنز:

$$\vec{F}_{Lorentz}=\vec{F}_E+\vec{F}_B$$

وتستثمر قوة لورنز في أنبوبة الأشعة الكاثودية للتحكم في مسار الحزمة الإلكترونية الساقطة على الشاشة.