Магнитное поле, действие на заряженные частицы и на электрический ток

Спины электронов, находящихся на одной атомной или молекулярной орбитали, суммируются и взаимно компенсируются. Поэтому валентно-насыщенные частицы не обладают магнитным моментом, обусловленным спином электронов. Тем не менее они взаимодействуют с магнитным полем, хотя и существенно слабее, чем парамагнитные частицы. Это взаимодействие обусловлено действием внешнего магнитного поля на электронные оболочки, т. е. на движущиеся электрические заряды. В результате действий магнитного поля движение электронов искажается, возникает некоторая намагниченность, пропорциональная напряженности приложенного поля и направленная навстречу полю. Тем самым внешнее поле как бы ослабляется. В частности, это приводит к некоторому выталкиванию вещества из магнитного поля, т, е, этим эффектом обусловлен диамагнетизм веществ, построенных из валентно-насыщенных частиц. Естественно, что диамагнетизм присущ и парамагнитным частицам, поскольку они практически всегда наряду с неспаренными электронами имеют и спаренные электроны. Однако в связи с тем что диамагнитные эффекты существенно слабее парамагнитных, в целом частицы не слишком большого размера, обладающие собственным магнитным моментом электронной природы, проявляют парамагнитные свойства. [c.91]

На покоящийся электрический заряд постоянное магнитное поле не действует. Если же электрический заряд перемещается в магнитном поле, он испытывает действие силы. Это иллюстрирует рис. 3.4. Полюса магнита обозначают буквами N (северный) и 5 (южный) силовые линии идут от северного полюса к южному. Положительно заряженная частица, показанная на рисунке, движется через магнитное поле слева направо. Природа электричества и магнетизма такова, что действующая сила пропорциональна напряженности магнитного поля, величине электрического заряда частицы и скорости ее движения такая сила действует под прямым углом к плоскости, образованной направлением движения частицы и направлением силовых линий магнитного поля [c.54]

Если не рассматривать конечной участи положительных и отрицательных электронов, обладающих большой энергией, характер их взаимодействия с веществом можно считать одинаковым. Это может показаться удивительным, поскольку силы, с которыми электрические и магнитные поля действуют на эти частицы, имеют противоположное направление. Так как положительные электроны возникают внутри или близ ядра, они приобретают дополнительную энергию под влиянием силы отталкивания со стороны положительного заряда ядра. Напротив, возникающие в аналогичных условиях отрицательные электроны теряют [c.14]

В аппарате создается переменное магнитное поле. Обрабатываемая вода в аппарате движется перпендикулярно силовым линиям магнитного поля. Действие магнитного поля на микропримеси воды состоит в следующем. У коллоидных частиц, попавших в магнитное поле, снижается заряд вследствие локального сдвига противоионов, окружающих частицу, из диффузного слоя в двойной электрический слой под действием сил Лоренца. При этом уменьшается барьер отталкивания одноименно заряженных частиц и увеличивается вероятность их соударения. [c.218]

Магнитное поле - силовое поле (одна из двух составляющих электромагнитного поля), действующее на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом, независимо от состояния их движения. Источниками макроскопического магнитного поля являются намагниченные тела, проводники с током и движущиеся электрически заряженные частицы. Природа этих источников едина магнитное поле возникает в результате движения заряженных микрочастиц (электронов, протонов, ионов), а также благодаря наличию у микрочастиц собственного (спинового) магнитного момента. Для характеристики магнитного поля часто вводят силовые линии поля - линии магнитной индукции. В каждой точке такой линии вектор индукции расположен вдоль касательной в местах повышенных значений индукции силовые линии сгущаются. [c.408]

Долгое время считали, что атомы построены только из протонов и электронов. В 1920 г. Резерфорд предположил существование нейтральной частицы с массой, близкой к массе протона однако эта частица была обнаружена Чедвиком лишь в 1932 г. Чедвик показал, что при бомбардировке некоторых легких элементов, например бериллия или бора, а-частицами — атомами ионизированного Не " — возникает излучение, представляющее собой поток частиц, не имеющих электрического заряда (т. е. не отклоняющихся в магнитном или электрическом поле) масса такой частицы лишь немногим превышает массу протона. Поскольку нейтрон не заряжен, он может приближаться к другим частицам, не подвергаясь действию электростатических сил этим легко можно объяснить его проникающую способность, которая очень важна для ядерных реакций. [c.15]

Сам Плюккер и независимо от него Крукс показали, что такое отклонение существует. Оставалось решить еще один вопрос. Если катодные лучи представляют собой заряженные частицы, то электрическое поле также должно их отклонять. Однако доказать, что катодные лучи отклоняются в электрическом поле, удалось далеко не сразу. Только в 1897 г. английский физик Джозеф Джон Томсон (1850—1940), работая с трубками с очень глубоким вакуумом, сумел в конце концов показать, что катодные лучи отклоняются под действием электрического поля (рис. 20). Это было последним звеном в цепи доказательств, и теперь оставалось лишь согласиться с тем фактом, что катодные лучи представляют собой поток отрицательно заряженных частиц. Величина отклонения частицы в магнитном поле заданной напряженности определяется массой частицы и величиной ее электрического заряда. Томсону удалось измерить соотношение массы и заряда частицы, хотя измерить эти величины отдельно он не смог. [c.148]

Плазма представляет собой частично ионизированный газ, состоящий из электронов, ионов и различных нейтральных частиц. Она возникает при действии на поток газа электрического или магнитного поля или высокой температуры [92]. Плазма содержит примерно одинаковые количества носителей положительных и отрицательных зарядов. Отдельные типы плазмы отличаются прежде всего концентрацией электронов Пе и средней энергией электронов кТе (где й —константа Больцмана, Те — температура электронов). Характеристической величиной также является отношение напряженности электрического поля к давлению газа Е/Р. В микроэлектронике используется плазма, генерированная в тлеющем разряде. Для плазмы этого типа обычное давление составляет 6,5—650 Па, концентрация электронов 10 см энергия — ориентировочно 1 —10 эВ (соответствует температуре 10" —10 К). Отношение концентрации электронов к концентрации нейтральных частиц составляет 10 — 10 ". [c.59]

Свойства плазмы резко отличаются от свойств нейтральных газов. Это определяется, с одной стороны, коллективным взаимодействием большего числа частиц за счет кулоновских сил притяжения и отталкивания, с другой — появлением объемных зарядов и токов, специфических свойств вследствие более сильного действия на плазму электрических и магнитных полей. Указанные отличия позволяют рассматривать плазму как особое, четвертое состояние вещества. [c.199]

Масс-спектрометр-ические методы анализа основаны на определении отдельных ионизированных атомов, молекул и радикалов посредством разделения потоков ионов, содержащих частицы с разным отношением массы к заряду, в результате комбинированного действия электрического и магнитного полей (см. книга 2, гл. VI, 5). [c.30]

Масс-спектрометрия состоит в определении отдельных ионизированных атомов, молекул или радикалов после разделения потоков, содержащих частицы с различным отношением массы к заряду (т/е). Разделение этих частиц происходит под действием электрического и магнитного полей. [c.330]

Полюса магнита обозначают буквами N (северный полюс) и 8 (южный полюс) силовые линии идут от северного полюса к южному. Положительно заряженная частица показана на рисунке движущейся через мах нитное поле слева направо. В соответствии с особенностями электричества и магнетизма, действующая на электрический заряд сила пропорциональна напряженности магнитного поля, величине электрического заряда частицы и скорости ее движения такая сила действует под прямым углом к плоскости, образованной направлением движения частицы и направлением силовых линий магнитного поля эта плоскость располагается вне плоскости рисунка. Действие такой силы вызывает отклонение движущейся заряженной частицы, как показано на рис. 31. [c.51]

В первых расчетах использовали одночастичную модель, т. е. было сделано предположение, что каждый ион движется в электрическом и магнитном полях независимо от других частиц. Затем был рассмотрен случай высокой платности ионов с учетом соударений между ними, что соответствовало модели ионной жидкости. Отмечена необходимость добавления электронов для нейтрализации объемного заряда ионов. Однако при добавлении требуемого количества электронов к ионной жидкости начинают действовать законы физики плазмы и первоначальная схема становится бессмысленной диэлектрические свойства плазмы препятствуют проникновению в нее постоянного электрического поля. [c.278]

Радиоактивное излучение не однородно, а состоит из трех составных частей разной природы. Яснее всего это сказывается при действии магнитного поля, силовые линии которого перпендикулярны к направлению излучения. В таком поле одна часть излучения вовсе не отклоняется, другие две части отклоняются одна сильно вправо, а другая слабее влево (северный полюс магнита направлен к наблюдателю). Неотклоняемая часть представляет собой электромагнитные лучи, аналогичные рентгеновским, но с меньшей длиной волны. На языке квантовой теории это— поток очень больших фотонов ( 25). Эта часть излучения называется 7-лучами. Отклоняющаяся вправо часть, р-лучи, представляет собой поток очень быстрых электронов, а отклоняющаяся -влево часть — а-лучи — поток гелиевых ядер (двукратно ионизированных атомов гелия Не" , называемых а-частицами. Эти заключения можно было вывести из величин отклонения в электрическом и магнитном полях, которое зависит от скорости, заряда и массы летящих частиц. [c.26]

Твердая частица, получившая электрический заряд и движущаяся в газовом потоке со скоростью Шц, при введении в магнитное поле с напряженностью Я будет испытывать действие силы, вращающей ее по спирали. Поэтому характер ее осаждения (в вакууме) можно описать следующим уравнением [c.117]

Рассмотрим частицу с массой т и зарядом е, движущуюся со скоростью V в электрическом поле Е и магнитном поле В. Сила, действующая на эту частицу, равна (в гауссовых единицах) [c.46]

В результате отрыва электрона атом оказывается положительно заряженным в нем образуется область, которую называют дыркой . Ее может заполнить электрон соседнего атома, при этом появится новая дырка. Переходя таким образом от атома к атому, дырка как бы перемещается в кристалле. Под действием электрического и магнитного полей дырка ведет себя так же, как и частица, обладающая массой, близкой к массе электрона, и положительным зарядом, равным по абсолютной величине заряду электрона она перемещается от положительного полюса к отрицательному, т. е. в направлении, обратном движению электронов. Электропроводность в полупроводнике, связанная с движением дырок , называется дырочной проводимостью. [c.249]

Когда заряженная частица движется в магнитном ноле в направлении, перпендикулярном его силовым линиям, на нее действует сила, перпендикулярная вектору ее скорости и силовым линиям магнитного поля, в результате чего траектория частицы искривляется. Радиус кривизны при этом зависит от величины отношения массы частицы к ее заряду mie). Можно так подобрать параметры электрического и магнитного полей, чтобы на входную щель коллектора (см. рис. 5-1) фокусировался поток ионов с заданной величиной т/е нри этом ионы с другими значениями mie, а сле- [c.166]

Однако по величине отклонения нельзя было определить отношение заряда к массе частиц, поскольку была неизвестна скорость их движения. Тогда Дж. Дж. Томсон поставил опыт, позволивший определить скорость распространения катодных лучей. Это было сделано при помощи установки, показанной на рис. 3.9, в которой катодные лучи подвергаются одновременному воздействию магнитного и электрического полей. При фиксированном значении напряженности магнитного поля изменяли напряженность электрического поля до тех пор, пока пучок лучей не попадал в ту же точку флуоресцирующего экрана, в которую он попадал в отсутствие магнитного и электрического полей. В этих условиях сила воздействия магнитного поля точно уравновешивалась силой воздействия электрического поля. Напомним, что сила, обусловленная действием магнитного поля, равна Hev, где Н — напряженность магнитного поля е — величина электрического заряда, v — скорость частиц. Сила, обусловленная электрическим полем, равна Ее, где Е — напряженность электрического поля. Когда эти силы равны, то [c.50]

Как известно, при наличии электрического поля напряженности JS и магнитного поля напряжённости Н на частицу с зарядом е, движущуюся со скоростью V, действует сила [c.132]

Применение откачанной трубки — прообраза современных вакуумных электронных приборов — позволило впервые наблюдать свободные электроны, источником которых являлось вещество, в данном случае металл. Какова же масса электрона Оказалось, что ее можно измерить с большой точностью при помощи опытов с откачанной трубкой. Поток электронов, как всякий электрический ток, отклоняется в магнитном поле, это видно по перемещению светящегося пятна на стекле в вакуумной трубке. Таким образом, траектория электронов под действием поля искривляется. Очевидно, что отклонить электрически заряженную частицу, летящую под действием электростатических сил, тем труднее, чем больше ее заряд, и тем легче, чем меньше ее масса. Поэтому на- [c.224]

Подвергая каналовые лучи действию электрического или магнитного поля, можно по перемещению отпечатка на фотографической пластинке наблюдать их отклонение, которое вызвано зарядом, присущим частицам. [c.39]

Отклонение двух других пучков иод действием магнитного поля показывает, что эти пучки состоят из электрически заряженных частиц. Противоположные же направления наблюдаемых отклонений свидетельствуют о том, что в состав одного пучка входят отрицательно заряженные частицы (этот вид излучения получил название Р-л у чей), а в состав другого (названного а-лучами) — частицы, обладающие положительным зарядом. р-Лучи оказались потоком быстро движущихся электронов. Это еще раз подтвердило, что электроны входят в состав атомов. [c.58]

В-третьих, эффект воздействия магнитного поля можно объяснить также с точки зрения наличия на поверхности частиц нефтепродукта ДЭС и обусловленной этим электрофоретической подвижностью капелек нефтепродукта. При наложении электрического поля на объем дисперсной системы, характеризующейся наличием ДЭС, часть противоионов внешнего ДЭС перемещается к противоположно заряженному электроду, что обусловливает наличие у частиц нескомпенсированного заряда [5]. Вследствие этого частица перемещается вдоль силовых линий электрического поля в наиравлении соответствующего электрода. Если же подобная система находится в магнитном поле, силовые линии которого не параллельны силовым линиям электрического, то на частицу дисперсной фазы будет действовать сила Лоренца. Эта сила возникает при перемещении заряженной частицы со скоростью и и пересекающей силовые линии магнитного поля, характеризующегося некоторым значением вектора магнитной индукции В. Направление действия данной электромагнитной силы определяется правилами векторного произведения векторов и и В, г. е. направление силы перпендикулярно к векторам напряженности электрического и магнитного полей [c.190]

В конце прошлого столетия удалось получить электроны в свободном состоянии в виде частиц, вырывающихся из катода при электрическом разряде в вакууме. Так как поток электронов, вырывающихся из катода, летит по прямолинейным траекториям, он был назван катодными лучами. Однако эти лучи состоят из множества двигающихся отрицательно заряженных частиц, отклоняющихся от прямолинейного пути при действии электрического и магнитного полей. Изучение этого отклонения позволяет определить удельный заряд электрона, т. е. отношение его заряда е к его массе Ше. Это отношение оказалось равным [c.62]

Масс-спектрометрия, масс-спектрография, масс-спектральный анализ, искровая масс-спектроскопия. При соударении быстро движущихся электронов с нейтральными молекулами анализируемого газа из последних выбивается один или несколько электронов, т.е. молекулы ионизируются, образуются положительно заряженные ионы. В результате одновременного действия электрического и магнитного полей происходит разделение частиц с разным отношением массы к заряду (масс-спектр). Различающиеся по массе частицы различно отклоняются в магнитном поле от отрицательно заряженного электрода. Метод позволяет находить количество и массу ионов, получаемых из исследуемого вещества. Масс-спектрометрию применяют для установления изотопного состава, определения микропримесей, для локального анализа полупроводниковых пленок, поверхностных загрязнений, послойного анализа (толщина слоев 3,5—10 нм) [46, 58, 59]. См. хромато-масс-спектрометрия. [c.19]

Масс-спектрометрические методы основаны на определении масс ионизированных атомов, молекул после их разделения в результате комбинированного действия электрических и магнитных полей. Масс-спектрометр разделяет с помощью электрических и магнитных полей пучки заряженных частиц (обычно ионов) с разным отношением массы частицы ткее заряду е. [c.89]

Возникновение и развитие масс-спектрометрического метода. Основой для создания и развития масс-спектрометрического метода анализа послужили работы по исследованию электрического разряда в газах при низком давлении. Принципы анализа положительных пучков, состоящих из ионов, возникающих при бомбардировке молекул вещества электронами, были изложены в 1910 г. Дж. Дж. Томсоном [1]. В его методе парабол положительные ионы, двигаясь в узкой трубке, подвергались действию параллельно расположенных электрического и магнитного полей и, попадая на фотопластинку, образовывали на ней серии параболических кривых. На каждую кривую укладывались частицы, характеризующиеся одинаковым отнощением массы к заряду (т/е), но различной скоростью. При исследовании многоатомных молекул получалось несколько парабол, что указывало на диссоциацию молекул с образованием различных положительно заряженных осколков. Так, молекула O U дает параболы, соответствующие ионам С+, 0+, С1+, С0+, U СС1+ и O I2+. При анализе углеводородов также наблюдались осколки молекул. [c.5]

БЕТА-ЛУЧИ (Р-лучи) — излучение, состоящее из электронов (или позитронов) и образующееся при -распаде радиоактивных изотопов. При наличии электрических зарядов Б.-л. под действием электрического и магнитного полей отклоняются от прямолинейного направления, что используется для определения отношения заряда частиц к их массе. Скорость частиц Б.-л. близка к скорости света. Б.-л. ио.чизируют газы, вызывают химические реакции, люминесценцию, действуют на фотопластинки и т. д. [c.44]

Спины электронов, находящихся на одной атомной или молекулярной орбитали, суммируются и взаимно компенсируются. Поэтому валентно-насыщенные частицы не обладают магнитным моментом, обусловленным спином электронов. Тем не менее они взаимодействуют с магнитным полем, хотя н существенно слабее, чем парамагнитные частицы. Это взаимодействие обусловлено действием внешнего магнитного поля на электронные оболочки, т. е. на движущиеся электрические заряды. В результате действия магнитного поля движение электронов искажается, возникает некоторая намагниченность, пропорциональная напряженности приложенного поля и направленная навстречу полю. Тем самым внеп нее поле как бы ослабляется. В частности, это приводит к некоторому выталкиванию вещества из магнитного поля, т. е. этим эффектом обусловлен диамагнетизм веществ, построенных из валентно-насыщенных частиц. Естественно, что диамагнетизм присущ и парамагнит- [c.100]

Для определения отношения е/т. необходимо изучить движение заряженных частиц отдельно в электрическом пли магнитном поле. Рассмотрим последний случай. Частрща с зарядом е, движущаяся со скоростью и, эквивалентна току ей, на который в магнитном ноле с наиряукенностью Н действует сила Ней. Эта сила оказывает действие в наиравлении, перпендикулярном вектору скорости и направлению магнитного ноля. За счет этой силы частица отклоняется от своего первоначального нанравлення движения и начинает двигаться ио кривой с радиусом кривизны г. Механическая n.ia (центробежная), действующая на частицу, равна ти /г, следовательно, Heu mu r, или [c.194]

При масс-спектрометрическом определении небольшое количество иаров образца превращается в ионы и ионизированные фрагменты (обычно под действием пучка электронов в вакуумной системе) положительно заряженные частицы ускоряются и направляются в магнитное поле (Я) с помощью пластин, на которые подан электрический потенциал (1 ). Ионы движутся в магнитном поле по окружностям, радиус которых звисит от отношения массы иона к его заряду [c.30]

В настоящее время получено большое число таких радиоактивных изотопов существует лишь немного элементов, которые нельзя активировать таким способом. В частности, были получены изотопы элементов технеция и прометия, которые в природе не встречаются. Радиоактивные изотопы образуются при бомбардировке различными частицами, такими, как нейтроны ( г, или просто га), протоны ( Н, или р), а-частицы (гНе, или а), дейтроны (1Н, или с1), у-лучи и даже более тяжелые ядра. Так как нейтроны не имеют заряда, они не отталкиваются при приближении к ядрам, даже если их энергия очень мала (медленные, или тепловые, нейтроны). Следовательно, нейтроны очень эффективны для проведения ядерных превращений, и большинство искусственных радиоактивных изотопов получены при облучении иейтроиами в ядерном реакторе (рис. 5.16). Другие бомбардирующие частицы заряжены, и, для того чтобы преодолеть возникающие силы отталкивания, необходимо сообщить им очень высокие энергии. Этого достигают проведением бомбардировки в ускорителях, таких, как циклотроны. В них заряженные частицы движутся по круговым траекториям под действием магнитного поля, перпендикулярного плоскости траектории. Частицы таким образом многократно проходят через металлическую камеру (которой придают различную форму), несущую переменный электрический заряд. Частицы, проходящие через камеру с определенной фазой и угловой скоростью, ускоряются и постепенно приобретают энергию, во много раз превышающую энергию, соответствующую приложенному напряжению. Если магнитное поле постоянное и частота колебаний электрического заряда определенная, то скорость (т. е. энергия) частиц будет пропорциональна радиусу их круговой траектории. Типичный [c.160]

Эффекты, получаемые при экспериментах по воздействию магнитного поля на водные дисперсные системы, связаны с использованием изменяющегося во времени магнитного поля. Механизм этого явления практически не изучен, а существующие гипотезы точного обоснования не имеют. Однако сам факт нестационар-ности используемого магнитного поля приводит к выводу, что полученные практические положительные результаты — следствие одновременного воздействия на водную систему как магнитного, так и индуцируемого им электрического поля. Когда в экспериментальных исследованиях, имеющих положительные результаты, используются постоянные магниты, всегда существует движение водной дисперсной системы. При наличии в водной среде заряженных частиц (ионов ионостабилизированных примесей) проявляется электрический характер процессов. Заряженная частица, пересекая силовые линии магнитного поля, неизбежно испытывает действие силы f= q(v + B), где д — заряд частицы у — скорость движения частицы В — индукция магнитного поля. [c.179]

Отрицательно заряженные частицы могут быть получены и из других источников. Так, они наблюдаются в излучениях радиоактивных веществ и испускаются раскаленными металлами и окисями металлов. Последний из этих источников используется в электронных лампах различных конструкций. Зоммерфельд в своей книге Строение атома и спектральные линии [1] дает описание трубки, в которой на катоде нанесен слой окиси кальция (вещества, легко испускающего электроны), нагреваемый разрядом. Эта трубка заполнена газом под давлением 0,1 мм, что позволяет наблюдать за потоком электронов, так как они ионизируют газ и заставляют его светиться. Наличие газа в трубке обусловливает практически полное падение потенциала в непосредственной близости от катода, и поэтол1у электроны приобретают свою полную скорость почти сразу же, вырываются под прямым углом к плоскости катода (т. е. к поверхности окиси кальция) и сохраняют это направление, если на них не действует внешнее поле. Действие наложенного электрического поля легко может быть прослежено в такой трубке, как описанная Зоммерфельдом, так как след электронов отмечается свечением газа. Легко установить, что они ведут себя как отрицательно заряженные частицы, но точные измерения не могут быть проведены с трубками, содержащими газ под давлением 0,1 мм, так как газ под влиянием электронов становится проводящим, и это осложняет действие электрического поля. Однако трубка, изображенная на рис. 2, может быть использована для количественных измерений, если она хорошо эвакуирована, и путем наблюдения действия магнитного поля и сравнения его с действием электрического поля оказывается возможным определить удельный заряд (отношение заряда частицы к ее массе) и скорость электронов, как это будет описано ниже. [c.22]