В каком направлении начнёт двигаться электрон при помещении его в однородное магнитное поле с вертикально направленным вверх вектором индукции?
Точный ответ:
Описание: Положим, что электрон помещен в однородное магнитное поле с вертикально направленным вверх вектором индукции. Воздействие на электрон будет вызывать силу Лоренца, которая определяет его движение в магнитном поле.
Сила Лоренца вычисляется по формуле F = qvB, где F — сила, q — заряд электрона, v — скорость электрона и B — вектор индукции магнитного поля. В данном случае, вектор индукции B направлен вверх.
Из формулы Ф = m*a (где Ф — сила, m — масса и а — ускорение) и факта, что электрон неподвижен до попадания в магнитное поле, мы можем сделать вывод, что вектор ускорения электрона будет направлен перпендикулярно его скорости.
В результате, сила Лоренца будет направлена перпендикулярно скорости электрона и вектору индукции магнитного поля, а значит электрон будет двигаться вокруг линии, перпендикулярной как скорости электрона, так и индукции магнитного поля.
Таким образом, электрон будет двигаться по окружности с радиусом R, где R = mv/qB. Направление движения будет перпендикулярно к плоскости индукции магнитного поля и радиусной линии, то есть по касательной к окружности.
Пример использования: Пусть электрон с зарядом q = -1.6×10^-19 Кл, массой m = 9.11×10^-31 кг и скоростью v = 2×10^6 м/с помещен в однородное магнитное поле с индукцией B = 0.5 T, направленным вверх. В каком направлении будет двигаться электрон?
Совет: Чтобы лучше понять направление движения электрона в магнитном поле, рекомендуется использовать правило левой руки (Правило Лоренца). Возьмите левую руку, уложите ее так, чтобы большой палец направлялся по вектору индукции магнитного поля (в данном случае, вверх), а остальные пальцы указывали в направлении скорости электрона. В таком случае, указательный палец вашей левой руки будет указывать в направлении силы Лоренца и, следовательно, в направлении движения электрона.
Задание: Пусть электрон с массой m = 9.11×10^-31 кг и зарядом q = -1.6×10^-19 Кл движется со скоростью v = 4×10^6 м/с в однородном магнитном поле с индукцией B = 0.2 T, направленным вертикально вверх. Определите радиус окружности, по которой будет двигаться электрон.