Ένα ηλεκτρικά φορτισμένο σωματίδιο είναι ένα σωματίδιο που έχει θετικό ή αρνητικό φορτίο. Μπορεί να είναι και άτομα, μόρια και στοιχειώδη σωματίδια. Όταν ένα ηλεκτρικά φορτισμένο σωματίδιο βρίσκεται σε ένα ηλεκτρικό πεδίο, η δύναμη Coulomb δρα σε αυτό. Η τιμή αυτής της δύναμης, εάν είναι γνωστή η τιμή της έντασης του πεδίου σε ένα συγκεκριμένο σημείο, υπολογίζεται με τον ακόλουθο τύπο: F=qE.
Λοιπόν,
προσδιορίσαμε ότι ένα ηλεκτρικά φορτισμένο σωματίδιο, το οποίο βρίσκεται σε ηλεκτρικό πεδίο, κινείται υπό την επίδραση της δύναμης Coulomb.
Σκεφτείτε τώρα το φαινόμενο Hall. Διαπιστώθηκε πειραματικά ότι το μαγνητικό πεδίο επηρεάζει την κίνηση των φορτισμένων σωματιδίων. Η μαγνητική επαγωγή είναι ίση με τη μέγιστη δύναμη που επηρεάζει την ταχύτητα κίνησης ενός τέτοιου σωματιδίου από το μαγνητικό πεδίο. Ένα φορτισμένο σωματίδιο κινείται με μονάδα ταχύτητας. Εάν ένα ηλεκτρικά φορτισμένο σωματίδιο πετάξει σε ένα μαγνητικό πεδίο με δεδομένη ταχύτητα, τότε η δύναμη που ενεργεί στην πλευρά του πεδίου θα είναιείναι κάθετη στην ταχύτητα των σωματιδίων και, κατά συνέπεια, στο διάνυσμα της μαγνητικής επαγωγής: F=q[v, B]. Εφόσον η δύναμη που ασκεί το σωματίδιο είναι κάθετη στην ταχύτητα της κίνησης, τότε η επιτάχυνση που δίνει αυτή η δύναμη είναι επίσης κάθετη στην κίνηση, είναι κανονική επιτάχυνση. Κατά συνέπεια, μια ευθύγραμμη τροχιά κίνησης θα κάμπτεται όταν ένα φορτισμένο σωματίδιο εισέλθει σε ένα μαγνητικό πεδίο. Εάν ένα σωματίδιο πετά παράλληλα με τις γραμμές μαγνητικής επαγωγής, τότε το μαγνητικό πεδίο δεν δρα στο φορτισμένο σωματίδιο. Αν πετάει κάθετα στις γραμμές της μαγνητικής επαγωγής, τότε η δύναμη που ασκεί στο σωματίδιο θα είναι μέγιστη.
Τώρα ας γράψουμε τον νόμο II του Νεύτωνα: qvB=mv2/R, ή R=mv/qB, όπου m είναι η μάζα του φορτισμένου σωματιδίου και R είναι το ακτίνα της τροχιάς. Από αυτή την εξίσωση προκύπτει ότι το σωματίδιο κινείται σε ένα ομοιόμορφο πεδίο κατά μήκος ενός κύκλου ακτίνας. Έτσι, η περίοδος περιστροφής ενός φορτισμένου σωματιδίου σε έναν κύκλο δεν εξαρτάται από την ταχύτητα κίνησης. Πρέπει να σημειωθεί ότι ένα ηλεκτρικά φορτισμένο σωματίδιο σε μαγνητικό πεδίο έχει σταθερή κινητική ενέργεια. Λόγω του γεγονότος ότι η δύναμη είναι κάθετη στην κίνηση του σωματιδίου σε οποιοδήποτε από τα σημεία της τροχιάς, η δύναμη του μαγνητικού πεδίου που δρα στο σωματίδιο δεν κάνει το έργο που σχετίζεται με την κίνηση της κίνησης του φορτισμένου σωματιδίου.
Η κατεύθυνση της δύναμης που επενεργεί στην κίνηση ενός φορτισμένου σωματιδίου σε ένα μαγνητικό πεδίο μπορεί να προσδιοριστεί χρησιμοποιώντας τον «κανόνα του αριστερού χεριού». Για να το κάνετε αυτό, πρέπει να τοποθετήσετε την αριστερή σας παλάμη έτσιέτσι ώστε τέσσερα δάχτυλα να δείχνουν την κατεύθυνση της ταχύτητας κίνησης ενός φορτισμένου σωματιδίου και οι γραμμές μαγνητικής επαγωγής να κατευθύνονται στο κέντρο της παλάμης, οπότε ο αντίχειρας λυγισμένος υπό γωνία 90 μοιρών θα δείχνει την κατεύθυνση της δύναμη που δρα σε ένα θετικά φορτισμένο σωματίδιο. Σε περίπτωση που το σωματίδιο έχει αρνητικό φορτίο, τότε η κατεύθυνση της δύναμης θα είναι αντίθετη.
Αν ένα ηλεκτρικά φορτισμένο σωματίδιο εισέλθει στην περιοχή της κοινής δράσης των μαγνητικών και ηλεκτρικών πεδίων, τότε μια δύναμη που ονομάζεται δύναμη Lorentz θα δράσει σε αυτό: F=qE + q[v, B]. Ο πρώτος όρος αναφέρεται στο ηλεκτρικό στοιχείο και ο δεύτερος στο μαγνητικό.
