Ein elektrisch geladenes Teilchen ist ein Teilchen, das eine positive oder negative Ladung hat. Es können sowohl Atome, Moleküle als auch Elementarteilchen sein. Befindet sich ein elektrisch geladenes Teilchen in einem elektrischen Feld, wirkt auf es die Coulomb-Kraft. Der Wert dieser Kraft wird, wenn der Wert der Feldstärke an einem bestimmten Punkt bekannt ist, nach folgender Formel berechnet: F=qE.
Also,
wir haben festgestellt, dass sich ein elektrisch geladenes Teilchen, das sich in einem elektrischen Feld befindet, unter dem Einfluss der Coulomb-Kraft bewegt.
Betrachten Sie nun den Hall-Effekt. Es wurde experimentell festgestellt, dass das Magnetfeld die Bewegung geladener Teilchen beeinflusst. Die magnetische Induktion ist gleich der maximalen Kraft, die die Bewegungsgeschwindigkeit eines solchen Teilchens aus dem Magnetfeld beeinflusst. Ein geladenes Teilchen bewegt sich mit Einheitsgeschwindigkeit. Wenn ein elektrisch geladenes Teilchen mit einer bestimmten Geschwindigkeit in ein Magnetfeld fliegt, dann ist die Kraft, die auf der Seite des Feldes wirktsenkrecht zur Teilchengeschwindigkeit und damit zum magnetischen Induktionsvektor: F=q[v, B]. Da die auf das Teilchen wirkende Kraft senkrecht zur Bewegungsgeschwindigkeit steht, ist die durch diese Kraft gegebene Beschleunigung ebenfalls senkrecht zur Bewegung, also eine Normalbeschleunigung. Dementsprechend wird eine geradlinige Bewegungsbahn gebogen, wenn ein geladenes Teilchen in ein Magnetfeld eintritt. Wenn ein Teilchen parallel zu den magnetischen Induktionslinien fliegt, wirkt das Magnetfeld nicht auf das geladene Teilchen. Wenn es senkrecht zu den magnetischen Induktionslinien fliegt, ist die auf das Teilchen wirkende Kraft maximal.
Schreiben wir nun das Newtonsche Gesetz II: qvB=mv2/R, oder R=mv/qB, wobei m die Masse des geladenen Teilchens und R die ist Radius der Flugbahn. Aus dieser Gleichung folgt, dass sich das Teilchen in einem gleichförmigen Feld entlang eines Radiuskreises bewegt. Die Umlaufdauer eines geladenen Teilchens im Kreis hängt also nicht von der Bewegungsgeschwindigkeit ab. Es ist zu beachten, dass ein elektrisch geladenes Teilchen in einem Magnetfeld eine konstante kinetische Energie hat. Aufgrund der Tatsache, dass die Kraft an jedem der Punkte der Flugbahn senkrecht zur Bewegung des Teilchens ist, verrichtet die auf das Teilchen wirkende Kraft des Magnetfelds nicht die Arbeit, die mit der Bewegung des geladenen Teilchens verbunden ist.
Die Richtung der Kraft, die auf die Bewegung eines geladenen Teilchens in einem Magnetfeld wirkt, lässt sich mit der „Linke-Hand-Regel“bestimmen. Dazu müssen Sie Ihre linke Handfläche so platzierenso dass vier Finger die Richtung der Bewegungsgeschwindigkeit eines geladenen Teilchens anzeigen und die magnetischen Induktionslinien auf die Mitte der Handfläche gerichtet sind, in diesem Fall zeigt der in einem Winkel von 90 Grad gebogene Daumen die Richtung der Kraft, die auf ein positiv geladenes Teilchen wirkt. Für den Fall, dass das Teilchen negativ geladen ist, ist die Richtung der Kraft entgegengesetzt.
Wenn ein elektrisch geladenes Teilchen in den Bereich der gemeinsamen Wirkung von magnetischen und elektrischen Feldern gerät, dann wirkt auf es eine Kraft namens Lorentzkraft: F=qE + q[v, B]. Der erste Begriff bezieht sich auf die elektrische Komponente und der zweite auf die magnetische.
