Il selettore di velocità: campo elettrico e magnetico incrociati
Se in una regione ci sono un campo elettrico e un campo magnetico perpendicolari fra loro e alla velocità, su una carica agiscono due forze opposte: q E, che non dipende dalla velocità, e q v B, che ne dipende. Si bilanciano per una sola velocità, v = E / B: quelle particelle passano dritte e le altre vengono deviate.
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E = V / d
Le armature distano 1 cm, quindi E = V / d. La forza elettrica spinge il protone verso l’armatura negativa, la forza magnetica (campo entrante) lo spinge dalla parte opposta. Le due si annullano se v = E / B, qualunque siano la carica e la massa.
Una particella più veloce subisce una forza magnetica maggiore e devia dalla parte di q v B; una più lenta devia dalla parte di q E. All’uscita, un foro lascia passare solo quelle che sono andate dritte: il selettore sceglie la velocità.
J. J. Thomson usò campi incrociati nel 1897 per misurare il rapporto carica/massa dei raggi catodici e scoprire l’elettrone. I selettori di velocità stanno all’ingresso degli spettrometri di massa, perché tutti gli ioni entrino nel campo con la stessa velocità.
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