1. Forza su una carica mobile:
* Lorentz Force Law: Una particella caricata in movimento sperimenta una forza quando entra in un campo magnetico. La forza è perpendicolare sia alla velocità della particella che alla direzione del campo magnetico. Questa forza è data da:
* f =q (v x b)
* F:forza sull'accusa
* Q:carica della particella (per elettrone, q =-1.602 x 10^-19 Coulombs)
* V:velocità della particella
* B:forza del campo magnetico
* x:prodotto incrociato (determina la direzione della forza)
2. Mozione circolare:
* Campo magnetico costante: Se la velocità dell'elettrone è perpendicolare al campo magnetico, la forza sarà costante di grandezza e sempre diretta verso il centro di un cerchio. Questo fa muovere l'elettrone in un percorso circolare.
* raggio del percorso circolare: Il raggio di questo percorso circolare è determinato dalla velocità, dalla carica e dalla forza del campo magnetico dell'elettrone. La formula per il raggio è:
* r =(mv) / (qb)
* r:raggio del percorso circolare
* M:massa dell'elettrone (9.11 x 10^-31 kg)
* V:velocità dell'elettrone
* Q:carica dell'elettrone
* B:forza del campo magnetico
3. Motion elicoidale:
* Campo magnetico non perpendicolare: Se la velocità dell'elettrone non è perpendicolare al campo magnetico, la forza avrà un componente perpendicolare al campo (causando movimento circolare) e un componente parallelo al campo. Ciò si traduce in un percorso elicoidale.
4. Momento di dipolo magnetico:
* spin e movimento orbitale: Gli elettroni hanno una proprietà intrinseca chiamata Momentum angolare di spin, che crea un momento di dipolo magnetico (come un piccolo magnete a barra). Questo momento di dipolo interagisce con campi magnetici esterni, contribuendo al comportamento dell'elettrone sul campo.
* Precessione di Larmor: Il momento di dipolo magnetico di un elettrone in un campo magnetico sperimenta una coppia che lo fa precedere la direzione del campo magnetico. Questa precessione è nota come precessione di Larmor.
Applicazioni:
L'interazione di elettroni con campi magnetici è la base per molte tecnologie, tra cui:
* Spettrometria di massa: I campi magnetici vengono utilizzati per separare gli ioni in base al loro rapporto massa-carica.
* Imaging a risonanza magnetica (MRI): La risonanza magnetica utilizza la precessione dei protoni in un campo magnetico per creare immagini dettagliate del corpo umano.
* Microscopia elettronica: I campi magnetici vengono utilizzati per focalizzare e manipolare i fasci di elettroni nei microscopi elettronici.
In sintesi:
Gli elettroni che si muovono in un campo magnetico sperimentano una forza che li fa muoversi in percorsi circolari o elicoidali. Questa interazione è governata dalla legge della forza di Lorentz ed è un principio fondamentale dell'elettromagnetismo. Ha applicazioni significative in vari campi, tra cui fisica, chimica e medicina.
