📌 Podsetnik

Homogeno magnetno polje

Homogeno magnetno polje je polje u kojem su sve linije sila paralelne, a magnetna indukcija ima istu vrednost u svim tačkama.
Posmatrač vidi linije sila kako se udaljavaju pod uglom od 90°.
Potkovičasti magnet stvara homogeno magnetno polje – linije su paralelne i polje je jednako u svim tačkama.

Kada naelektrisana čestica naelektrisanja q uleti u homogeno magnetno polje i kreće se brzinom v, dolazi do međudelovanja njenog magnetnog polja i spoljašnjeg polja.
Na česticu deluje magnetna sila koja je normalna i na pravac brzine i na linije sila magnetnog polja.
Ova sila se naziva Lorencova sila i zapisana je izrazom:
$ \vec{F} = q \cdot \vec{v} \times \vec{B} $
Vektorski proizvod daje vektor normalan i na brzinu i na magnetnu indukciju – zato Lorencova sila uvek stoji „postrani“ u odnosu na kretanje čestice.

Pod dejstvom Lorencove sile putanja čestice se zakrivljuje, a sila menja pravac tako da ostaje normalna na brzinu čestice.
Čestica se kreće po kružnici unutar magnetnog polja.
Magnetno polje ne vrši rad nad česticom, jer je ugao između sile i pređenog puta uvek 90° – skalarni proizvod je nula.

Lorencova sila ima ulogu centripetalne sile:
$ q \cdot B \cdot r = m \cdot v $
Iz ovog izraza proizilazi poluprečnik kružnice kretanja čestice:
$ r = \frac{m \cdot v}{q \cdot B} $
Teži (masivniji) joni i elektroni se kreću po kružnicama većeg poluprečnika, ako su im q, v i B isti.

Uređaj koji koristi opisani efekat je maseni spektrometar.
U homogeno magnetno polje ulazi mlaz naelektrisanih čestica koje imaju isto naelektrisanje i istu brzinu, ali različite mase.
Lorencova sila zakreće putanje čestica tako da čestice veće mase prave veće lukove.
Čestice se odvajaju u zavisnosti od mase i padaju na različita mesta u detektoru, pa se na osnovu toga prepoznaje njihov tip i procenat zastupljenosti u uzorku.

Za detaljno objašnjenje uz animacije pogledajte video.

Podeli na: