Работа магнитной силы
Магнитная сила не совершает работы над движущимся зарядом, потому что всегда направлена перпендикулярно его скорости. Поэтому она изменяет направление движения, но не изменяет кинетическую энергию частицы.
Магнитная сила определяется выражением \(F_{\text{магн}}=|q|vB\sin\alpha\), где \(\alpha\) — угол между векторами скорости заряда и магнитной индукции. Направление силы находят по правилу левой руки или векторному произведению: сила перпендикулярна и скорости, и магнитному полю.
Элементарная работа силы равна \(dA=F\,ds\cos\beta\), где \(\beta\) — угол между силой и перемещением. При движении заряда в магнитном поле перемещение за малый промежуток времени направлено вдоль скорости, а магнитная сила перпендикулярна скорости: \(\beta=90^\circ\), поэтому \(\cos\beta=0\) и \(dA=0\). Следовательно, и полная работа равна нулю. Это частный случай общей идеи бет «Работа магнитного поля».
Заряд движется в однородном магнитном поле по окружности. Магнитная сила всё время направлена к центру окружности, а скорость — по касательной. Угол между ними равен \(90^\circ\), поэтому сила не выполняет работу. Скорость по модулю и кинетическая энергия остаются постоянными, хотя направление скорости меняется.
Нулевая работа не означает, что магнитная сила отсутствует. Сила может быть большой и заметно искривлять траекторию. Она не изменяет модуль скорости, но изменяет её направление. Электрическая сила, напротив, может совершать работу и изменять кинетическую энергию заряда.
Заряженная частица движется перпендикулярно однородному магнитному полю. Как изменяется её кинетическая энергия?
Главное
- Магнитная сила перпендикулярна скорости движущегося заряда.
- Работа магнитной силы равна нулю: \(A_{\text{магн}}=0\).
- Сила изменяет направление скорости и траекторию, но не модуль скорости и кинетическую энергию.