带电粒子在均匀(相互垂直)电磁场中的运动(补2020/3/18普物学习)
读高中的时候带电粒子在均匀电磁场中的运动这个内容是学过的,然而今天的新内容名字相同内容上却多了很有趣的一部分。在我发现这部分是新东西之前由于和以前所学内容发生了“冲突”,吓得我一度以为自己的认知被颠覆了。其实这部分内容确实有那么一点颠覆性,废话少说,这就开始。
不妨把最有意思的部分放在最前面来说:与以前的认知“冲突”最大的地方就是带电粒子在沿z轴正方向的磁场B的作用下应该绕某z轴平行轴转圈圈,如有和B同向/反向初速度分量时还会边转圈边以这个同/反向速度沿着z轴正/反向匀速直线运动,也就是弹簧一样的运动轨迹 ;

螺旋上升
然后在这种情况的基础上再给一个与磁场B相垂直的电场E(例如沿y轴正方向),它会使得带正电粒子沿E的方向受力,按理说粒子应该沿这个方向匀加速直线运动。这可是牛顿第二定律啊。那粒子是不是应该一边螺旋升天一边朝着E的方向向龙卷风一般加速飘去呢?
然而并不是。它会螺旋升天,会像龙卷风一样飘动,但不是沿E的方向,也不是加速而是匀速飘。???为毛沿y轴方向受力还会沿x轴移动?难不成牛顿祖师错了?

实际上运动情况类似这样,图片更多起参考作用,不是完全严谨的

这是我最初的计算稿,可供参考
现在我们有一个孤零零的质量为m的带电的粒子,为了方便研究我们假设它是带正电(+q)的。如果它在一个均匀电场E中运动,它会因为受到E方向的力而在原来的运动上叠加上沿E方向的匀加速运动,加速度a1=Eq/m。这部分我们在学高中物理的时候就已经很清楚了。
(未完待续)
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