§ 99. Сила, действующая на движущийся заряд

Мы можем дойти еще дальше и сделать попытку рассмотрения магнитных сил, действующих на токи, как сил, приложенных к элементарным частицам электричества.

Электрический ток есть не что иное, как поток электрических частиц. Если заряд каждой частицы есть направленная скорость частицы и концентрация частиц (т. е. их число в единице объема) есть то выражение для силы тока можно представить в виде . Действительно, через сечение провода за 1 с пройдут все частицы, которые занимали объем т. е. протечет количество электричества (рис. 108).

Рис. 108.

Подставляя это выражение в закон Ампера, получим

Но есть число частиц в рассматриваемом объеме проводника; значит, на одну частицу действует сила

Эту силу называют иногда лоренцевой силой, в честь выдающегося физика Лоренца, много сделавшего для развития теории электронов.

Написанное выражение силы (мы его будем писать только в системе СГС, с коэффициентом позволяет сразу же ответить на крайне интересный вопрос о характере движения электрической частицы (электрона, протона и т. д.) в магнитном поле. Сила, действующая на движущийся заряд, направлена перпендикулярно к силовым линиям и к вектору скорости частицы. Если частица движется вдоль силовых линий, то сила на нее не действует. Напротив, сила максимальна, если движение лроисходит в плоскости, перпендикулярной к силовым линиям. В этом последнем случае

Если поле однородно, то электрическая частица, движущаяся перпендикулярно к полю, будет описывать окружность, поскольку движение под действием постоянной силы, направленной под прямым углом к движению, не может быть иным, согласно основному закону механики. Мы вернемся к движению частицы в магнитном поле на стр. 407.

Пример. Электроны в катодной лампе, ускоряемые разностью потенциалов 70 В, приобретают скорость см/с. При вхождении под прямым углом в магнитное поле каждый электрон испытывает отклоняющую силу Лоренца дин. Под действием этой силы электрон начнет двигаться по круговой орбите такого радиуса что отсюда см.