EFFECT of ELECTRIC and MAGNETIC FIELDS on CHARGED PARTICLES | تأثير كل من المجالين الكهربائي والمغناطيسي في الجسيمات المشحونة المتحركة خلاله

 

EFFECT of   ELECTRIC and MAGNETIC FIELDS on CHARGED PARTICLES

تأثير كل من المجالين الكهربائي والمغناطيسي في الجسيمات المشحونة المتحركة خلاله

ELECTRIC FIELDS المجال الكهربائي

* If a positively charged particle (+q) moves in a vertical direction to the lines of a regular electric field (E ), this particle will be affected by electric force parallel to lines of electric field, which illustrates electric force by the following rule.

* إذا تحرك جسيم مشحون بشحنة موجبة (+q) باتجاه عمودي على خطوط المجال الكهربائي المنتظم فان هذا الجسيم سيتأثر بقوة كهربائية بمستوى موازٍ لخطوط المجال الكهربائي تعطى بالعلاقة الآتية:

Q/ What happens if a particle moves vertically on regular electric field lines?

Q/What is the effect of the electric field on the charged particles moving through it?

Particle will be affected by electric force (F_E) parallel to lines of electric field F_E=qE

ما تأثير المجال الكهربائي في الجسيمات المشحونة المتحركة خلاله

ماذا يحصل إذا تحرك جسيم بصورة عمودية على خطوط مجال كهربائي منتظم

سيتأثر بقوة كهربائية بمستوى مواز لخطوط المجال الكهربائي وسيتجه بموازاة خطوط المجال الكهربائي

MAGNETIC FIELDS المجال المغناطيسي

*If the same particle moves with a velocity ( ) vertically on the lines of a magnetic field, with a flux density (). It will be affected by a magnetic force ( ) is perpendicularly on that flux, the particle will deviate from its original position, it will follow a circular course (path) because the magnetic force affects perpendicularly the velocity vector ( ).

*إذا تحرك جسيم مشحون بشحنة موجبة (+q) بسرعة باتجاه عمودي على خطوط مجال مغناطيسي منتظم كثافة فيضه سيتأثر بقوة مغناطيسية بمستوى عمودي على ذلك الفيض وسينحرف الجسيم عن مساره الأصلي ويتخذ مساراً دائرياً لكون القوة المغناطيسية تؤثر باتجاه عمودي على متجه السرعة وإن الصيغة الاتجاهية للقوة المغناطيسية تعطى بالعلاقة          

Q/ What happens if a particle moves vertically on a regular magnetic field line?

Q/ What is the effect of the magnetic field on the charged particles moving through it?

Will be affected by a magnetic force (F_B) is perpendicular on that flux, the particle will deviate from its original position, it will follow a circular course (path) because the magnetic force affects perpendicularly the velocity vector

ما تأثير المجال المغناطيسي في الجسيمات المشحونة المتحركة خلاله

ماذا يحصل إذا تحرك جسيم بصورة عمودية على خطوط مجال مغناطيسي منتظم

سيتأثر الجسيم بقوة مغناطيسية بمستوى عمودي على ذلك الفيض وسينحرف الجسيم عن مساره الأصلي ويتخذ مسارا دائريا بسبب ان القوة المغناطيسية تؤثر باتجاه عمودي على متجه السرعة

Q/Explain, how can you practically know whether a magnetic field or an electric field exists in a specific space?

By throwing a particle into the field, if the particle deviates and goes parallel to the field, then the field is electric. If the particle is skewed toward (circular), then the field is magnetic

وضح كيف يمكنك عمليا معرفة إذا كان مجال مغناطيسي ام مجال كهربائي موجود في حيز معين

وذلك بقذف جسيم داخل المجال فاذا انحرف الجسيم وسار بموازاة المجال فإن المجال كهربائي. اما إذا انحرف الجسيم باتجاه) دائري (فإن المجال مغناطيسي

 

To identify direction of magnetic force ( ), (right -hand rule) is applied.

تعيين اتجاه القوة المغناطيسية  نطبق قاعدة الكف اليمنى

·       Right-hand fingers rotate in the direction of velocity  towards the magnetic field ( ),

·       so, the thumb points to force ( ).

·      Magnetic force ( ) always affects in a vertical direction on the level, which contains both ( , ).

The effect of the magnetic force on the moving negative charge is opposite to magnetic force, which affects the positive charge.

·        تُدَور أصابع الكف اليمنى من اتجاه السرعة   نحو اتجاه المجال المغناطيسي  

·        فيشير الإبهام إلى اتجاه القوة المغناطيسية  فالقوة المغناطيسية تؤثر دائماً باتجاه عمودي على المستوي الذي يحتوي كل من( , )..

ويكون تأثير القوة المغناطيسية في الشحنة السالبة المتحركة معاكساً لاتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة في الشحنة الموجبة.

 

To calculate the magnetic force ( ), this rule is applied:

 

θ is the angle between the velocity vector  and the magnetic flux vector ( )  magnetic flux density units (N /A.m), called Tesla (T)

θ تمثل الزاوية بين متجه السرعة ومتجه كثافة الفيض المغناطيسي وحدة كثافة الفيض المغناطيسي  تسمى تسلا T (N/A.m)

Lorentz force

The resultant force, when a positively charged particle (+q) is thrown at velocity  in the level of the side vertically on both electric and magnetic fields. This particle will be affected by two forces, one is electrical force ( ) in the electrical field ( ), expressed as:

The other force is magnetic ( ), in the magnetic field ( ), expressed as follows:

Since the magnetic force ( ) is vertical on both ( ), it moves either in the direction of the electric force ( ) or the opposite direction.

Lorentz force is expressed as follows:

هي القوة المحصلة عندما يقذف جسيم مشحون بشحنة موجبة(+q)  في مستوي الصفحة باتجاه بسرعة عمودي على كل من المجال الكهربائي والمجال المغناطيسي، فان هذا الجسيم سيتأثر فيها التي يؤثر بقوتين احداهما قوة كهربائية ( ) والتي تعطى فيها المجال الكهربائي بالعلاقة الآتية

The combination of both forces is called (Lorentz force)

محصلة القوتين تسمى (قوة لورنتز)

(1) إلكترود جهد الانحراف،(2) مدفع إلكتروني، (3) شعاع إلكتروني، (4) ملف تركيز الشعاع الإلكتروني (5) شاشة فسفورية

Lorentz force is used in practical applications, like Cathode-ray tube that controls the electronic band on the monitor; which illustrates path of electronic band. This band is affected by both regular electric and magnetic fields through the cathode plotter.

تستثمر قوة لورنز في بعض التطبيقات العملية ومن امثلتها انبوبة الاشعة الكاثودية للتحكم في مسار الحزمة الالكترونية الساقطة على الشاشة الذي يوضح مسار حزمة الكترونية ويؤثر فيها مجالين كهربائي منتظم ومغناطيسي منتظم خلال الراسمة الكاثودية

Remember: if a positively charged particle moves vertically on:

-          Regular electric field, it will be affected by electric force  is parallel to the electric field.

-          Regular magnetic flux, it will be affected by a magnetic force  perpendicular to the magnetic flux.

-          Regular both magnetic and electric flux at the same time and vertical on each other, the particle will be affected by some of both forces (B, V) (Lorentz force).

-          

إذا تحرك جسيم مشحون بشحنه موجبة باتجاه عمودي على، Û فيض كهربائي منتظم سيتأثر الجسيم بقوه كهربائية بمستوٍ موازٍ للفيض الكهربائي. Û فيض مغناطيسي منتظم سيتأثر الجسيم بقوه مغناطيسية بمستوٍ عمودي على الفيض المغناطيسي. Û فيض كهربائي منتظم وفيض مغناطيسي منتظم في أنٍ واحد ومتعامدان مع يعضهما سيتأثر الجسيم بمحصلة القوتين (B, V)   والتي تسمى قوة لورنز. يكون متجه القوة المغناطيسية معاكساً لمتجه القوة الكهربائية   او بالاتجاه نفسه وعلى خط فعل مشترك

The direction of the magnetic force ( ) will be opposite to the electrical force ( ) or in the same direction, therefore;