Есть горизонтально ориентированный проводник прямоугольной формы, сделанный из проволоки. Он окружен магнитным полем с магнитной индукцией B. Предположим, что ток в проводнике течет слева направо по плоскости страницы. Какова область вокруг проводника, в которой сила, действующая на положительно заряженную частицу в проводнике с зарядом q и скоростью v, направлена вертикально вверх?
Сила, действующая на положительно заряженную частицу с зарядом q, движущуюся со скоростью v в магнитном поле B, определяется с помощью правила правой руки и формулы для магнитной силы:
\[ \mathbf{F} = q (\mathbf{v} \times \mathbf{B}) \]
где:
- \(\mathbf{F}\) — магнитная сила,
- \(q\) — заряд частицы,
- \(\mathbf{v}\) — вектор скорости частицы,
- \(\mathbf{B}\) — вектор магнитной индукции.
Для того чтобы сила \(\mathbf{F}\) была направлена вертикально вверх, необходимо правильно определить направление скорости \(\mathbf{v}\) и магнитного поля \(\mathbf{B}\).
В вашем случае:
- Ток в проводнике течет слева направо, что означает, что положительно заряженные частицы (например, идеальные положительные носители, такие как дырки в полупроводниках) тоже движутся слева направо.
- Если мы предполагаем, что магнитное поле направлено вертикально вниз (откуда-то сверху к земле), то:
- Вектор скорости \(\mathbf{v}\) направлен справа.
- Вектор магнитного поля \(\mathbf{B}\) направлен вниз.
Теперь применяя правило правой руки, мы помещаем большой палец в направлении \(\mathbf{v}\) (вправо), и указываем четыре пальца вниз (в направлении \(\mathbf{B}\)). В этом случае, средний палец, который указывает направление силы \(\mathbf{F}\), будет направлен вертикально вверх.
Таким образом, область вокруг проводника, в которой сила, действующая на положительно заряженную частицу, направлена вертикально вверх, будет находиться под проводником, если магнитное поле направлено вниз.
