Почему магнитное поле не ускоряет движущиеся заряды?

Как магнитное поле напряженности, Б применяет силу Ф "=" д в × Б на зарядке д движущийся со скоростью в , эта сила Ф должен ускорять заряд, поэтому его кинетическая энергия должна увеличиваться. Но этого не происходит, почему? Я знаю, что проделанная работа равна нулю, потому что сила действует перпендикулярно направлению вектора скорости, но действует сила, и она должна ускорять заряд и увеличивать свою скорость в каком-то направлении, но эта сила кажется только для изменения направления заряженной частицы, почему так?

Ответы (2)

Ускорение – это изменение скорости. Поскольку скорость является векторной величиной, она может изменяться двумя способами. Величина (скорость) может измениться, или может измениться направление (или то и другое одновременно).

Для магнитной силы она всегда действует перпендикулярно скорости. Следовательно, эта сила производит только изменение направления скорости. Это все еще ускорение, так как вектор скорости меняется.

Поэтому, чтобы устранить заблуждения, которые я вижу в вашем вопросе:

  1. Ускорение не означает изменение кинетической энергии (хотя изменение кинетической энергии должно сопровождаться ускорением).
  2. Ускорение не означает изменение скорости (хотя изменение скорости должно сопровождаться ускорением).
  3. Магнитная сила, как и все силы, производит ускорения (при условии, что нет других сил, противодействующих этой силе).

почему перпендикулярные силы влияют только на изменение направления, но не на изменение скорости?

Скорость изменяется в направлении силы (т.е. в направлении ускорения). Если сила всегда перпендикулярна скорости, то вы ничего не добавляете к «длине» (величине) вектора. Подумайте о ваших обычных примерах центростремительных сил и кругового движения (например, о движении автомобиля по кривой или вращении объекта на веревке). Центростремительная сила вызывает лишь изменение направления скорости. Чтобы изменить скорость, вам нужна сила вдоль скорости.

Это почти решило мою проблему. Но почему перпендикулярные силы влияют только на изменение направления, но не на изменение скорости? Попробуйте дать немного интуиции (используя какой-нибудь физический пример), а не математические уравнения, чтобы я мог лучше понять.
@MohammadVajid Готово
Интересное примечание: магнитная сила сама по себе не вызывает изменения скорости заряженной частицы, но из-за того, что она ускоряет заряд (т. е. изменяет направление скорости заряда), заряд будет излучать, и заряд будет испытайте силу Абрахама-Лоренца, которая также изменит свою скорость.
@FeynmansOutforGrumpyCat Да, это хороший момент. Спасибо
У меня есть еще много сносок, но я не буду их здесь приводить. ;
@my2cts Наверное, это было бы лучше
@AaronStevens Да, я понимаю, что, поскольку сила всегда перпендикулярна скорости, мы ничего не добавляем к «длине» (величине) вектора. Я пытался спросить, почему перпендикулярное ускорение не ускоряет заряд в этом перпендикулярном направлении? Он только меняет направление в этом перпендикулярном направлении, в то время как он также должен был добавлять скорость к этому перпендикулярному направлению.
@MohammadVajid Объект «ускоряется» в перпендикулярном направлении. Если бы сила оставалась в том же направлении, то, несомненно, в следующее мгновение скорость увеличилась бы. Например, при движении снаряда, когда объект достигает максимальной высоты, сила перпендикулярна скорости. Затем объект начинает двигаться вниз и его скорость увеличивается. Но в случае магнетизма сила постоянно меняется , так что она всегда перпендикулярна вектору скорости. Следовательно, общая скорость никогда не меняется.

... действует сила, ... но эта сила, по-видимому, только меняет направление движения заряженной частицы, почему же так?

Что мы наблюдаем при взаимодействии движущегося электрона с внешним магнитным полем:

  • Если направление движения электрона и направление магнитного поля параллельны, ничего не происходит, электрон движется прямо вперед. За исключением одной маленькой особенности: у электрона есть собственный магнитный диполь, и этот диполь ориентирован по внешнему магнитному полю.
  • Если движение электрона непараллельно магнитному полю и с электроном происходят как минимум четыре вещи:
    1. Магнитный момент электрона выравнивается магнитным полем.
    2. Электрон отклоняется перпендикулярно плоскости между вектором движения электрона и направлением магнитного поля.
    3. Электрон излучает фотоны.
    4. Испускание фотонов уменьшает кинетическую энергию электрона (Испускание фотонов уменьшает кинетическую энергию электрона (и электрон движется по спиральной траектории, пока не исчерпает всю кинетическую энергию и не остановится в центре спирали ).

введите описание изображения здесь

До сих пор не рассматривалась последовательность этих событий:

  • Привело ли выравнивание магнитного диполя к излучению фотонов?
  • Привела ли эмиссия фотона к крошечному отклонению электрона и к смещению магнитного диполя электронов снова?

Кажется, это интересная область исследований.

Почему магнитное поле не ускоряет движущиеся заряды?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v