Manyetik Alanda Yüklü Parçacık
Manyetik alanda hareket eden yüke etkiyen kuvvet $\vec F_B = q\,\vec v\times\vec B$'dir. Kuvvet her an hıza dik olduğundan iş yapmaz: süratı değiştirmez, yalnızca hareketin yönünü değiştirir. Düzgün alanda hıza dik bileşen için Newton'un II. yasası $$|q|v_\perp B = \frac{m v_\perp^2}{r}\ \Rightarrow\ r = \frac{m v_\perp}{|q|B},\qquad T = \frac{2\pi m}{|q|B}$$ verir. Periyot hızdan bağımsızdır (siklotron frekansı).
Hız seçici ve kütle spektrometresi
Birbirine dik $\vec E$ ve $\vec B$ alanlarında elektrik ve manyetik kuvvetler yalnızca $v = E/B$ hızındaki parçacıklar için dengelenir; bu parçacıklar sapmadan geçer. Kütle spektrometresinde $\Delta V$ potansiyel farkıyla hızlandırılan iyonlar ($\tfrac12 mv^2 = q\Delta V$) manyetik alanda $r = \tfrac{1}{B}\sqrt{2m\Delta V/q}$ yarıçaplı yarım çember çizer; farklı kütleler farklı noktalara düşer.
Parametreler
Hesaplama
Bunu dene
1. Bir protonu $B = 0.50$ T alanda $v = 1.0\times10^6$ m/s hızla gönderin. Yörünge yarıçapı ve periyot nedir? Hızı iki katına çıkarınca hangisi değişir?
Açıklama
2. Parçacığı protondan elektrona değiştirin (aynı hız ve alan). Dönüş yönü ve yarıçap nasıl değişir?
Açıklama
3. Hız seçicide $E = 2.0\times10^{4}$ V/m ve $B = 0.10$ T seçin. Hangi hızdaki parçacıklar sapmadan geçer? Daha hızlı parçacıklar hangi yöne sapar?