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자기장 내에서 정지하고 있는 전자 또는 자기장 방향으로 이동하는 전자는, 그 자기장에 의한 편향력을 받지 않는다. 그러나 그림 1-18과 같이 자기장과 직교하는 방향으로 진입된 전자는, 플레밍의 왼손 법칙에 의한 힘을 받아서 진행 방향이 휘어지게 된다.
그림 1-19는 앞에서 설명한 상태를 평면 위에 나타낸 것으로, 전자는 지면의 뒤에서 앞으로 향하는 자속 밀도 b [Wb/m2]의 평등 자기장 속에서 수직으로 초속도 v0 [m/s]로 진입하는 것으로 한다. 지금, 전자가 나간 거리를 l [m], 전하를 e [C]으로 하면, 전류 I [A]와 l, e, v0과의 사이에는
의 관계과 성립된다. 따라서, 전자는
의 힘을 받는다. 이 힘 F는 플레밍의 왼손 법칙에 의해 항상 v0의
방향에 직각인 방향이 되므로, 전자는 그림 1-20과 같이 등속 원운동을
한다. 이 때, 자기장에서 전자가 받는 구심력 F [N]과 전자의 원심력
그림 1.20 자기장 중의 전자의 운동
의 관계가 성립된다. 따라서, 원운동의 반지름 r는 다음과 같이 된다.
이와 같이 자기장에 의하여 전자의 진로가 구부러지게 되는 것을 전자 편향 (electromagnetic deflection) 이라고 한다. 또, 원운동의 회전 각속도 ω는 다음과 같이 되고, v0과는 관계가 없다.
그림 1-21 자기장과 경사지게 진입한 전자의 운동(나선운동) 그림 1-21과 같이 초속도 v0 [m/s]의 전자가 자기장의 방향에 대하여θ 의 각도로 진입하였다고 하자. v0을 자기장 방향의 속도 vx와 수직 방향의 속도 vy로 나누어지며, vx = v0cosθ [m/s], vy = v0sinθ [m/s]가 되고, 오른쪽에서 볼 때에 시계방향으로 원을 그리면서 자기장과 역방향으로 vx = v0cosθ의 속도로 나가는 나선 궤도가 된다. 따라서, 이 때에 나선 운동의 주기 T는 원운동의 주기와 같고, 식 (1-19)에서
이 되고, 또 반지름 r는 식 (1-20)에서
가 된다. |