Движен заряда в эл и магн полях

А что если поместить частицу одновременно в электрическое и магнитное поля? Рассмотрим, например, случай, когда напряженность электрического поля E ⃗ и индукция магнитного поля B ⃗ взаимно перпендикулярны, а поля однородны и постоянны (рис. 3). Предположим, что в начальный момент частица находится в начале координат (положение 1) и ее начальная скорость равна нулю. Под действием электрического поля частица начнет ускоряться, то есть приобретет скорость. Сила Лоренца, действующая со стороны магнитного поля, перпендикулярна скорости частицы и поэтому не совершает работы. Она изменяет только направление скорости (искривляет траекторию частицы), но не меняет ее модуля (об этом рассказано в «Физике 9»). В результате после некоторого момента времени (положение 2) частица начнет двигаться в обратном направлении, и электрическое поле будет тормозить ее. В положении 3 скорость частицы опять обратится в нуль, и далее цикл будет повторяться (см. рис. 3).

Рис. 3

Точный расчет (он довольно сложный и выходит за рамки школьного курса физики) показывает, что траектория частицы в этом случае такая же, как у точки колеса, катящегося с постоянной скоростью без проскальзывания по горизонтальной плоскости (рис. 4; соответствующая кривая называется циклоидой). Другими словами, движение частицы можно представить как сложение двух движений — равномерного поступательного движения с постоянной скоростью υ ⃗ d в направлении, перпендикулярном векторам E ⃗ и B ⃗ (ее называют скоростью дрейфа частицы), и вращения вокруг точки О.

Рис. 4

Как известно, для описания движения можно пользоваться любой инерциальной системой отсчета. Рассмотрим движение относительно системы отсчета, движущейся со скоростью υ ⃗ d. Относительно этой системы заряженная частица движется по окружности. Вдумайтесь в полученный результат. Мы уже говорили о том, что заряженная частица движется по окружности, когда на нее действует только магнитное поле. Значит, в движущейся системе отсчета электрическое поле исчезает!