Как можно определить период вращения электрона и его скорость, если он движется в однородном магнитном поле с индукцией 0,01 Тл по винтовой линии, радиус которой 1 см и шаг 3 см?
Физика11 классМагнитное поле и движение заряженных частицпериод вращения электронаскорость электронамагнитное полеиндукция 0,01 Тлвинтовая линиярадиус 1 смшаг 3 см
Чтобы определить период вращения электрона и его скорость в однородном магнитном поле, нужно учитывать несколько важных аспектов. Давайте разберем этот процесс шаг за шагом.
1. Определение силы Лоренца:Когда заряд движется в магнитном поле, на него действует сила Лоренца, которая направлена перпендикулярно как к направлению движения, так и к магнитному полю. Сила Лоренца определяется по формуле:
F = q * v * B * sin(α),
где:
Радиус R движения электрона может быть определен из уравнения равновесия сил. Для электрона, движущегося по круговой орбите, сила центростремительного ускорения равна силе Лоренца:
m * v^2 / R = q * v * B.
Упрощая это уравнение, мы получаем:
v / R = q * B / m.
Отсюда можно выразить скорость:
v = (q * B * R) / m.
3. Подстановка значений:Теперь подставим известные значения. Заряд электрона q = 1.6 * 10^-19 Кл, индукция B = 0.01 Тл, радиус R = 0.01 м (1 см),а масса электрона m = 9.11 * 10^-31 кг:
v = (1.6 * 10^-19 * 0.01 * 0.01) / (9.11 * 10^-31).
После вычислений мы находим скорость v.
4. Определение периода вращения:Период T вращения электрона можно определить как отношение длины окружности к скорости:
T = 2 * π * R / v.
После того как вы найдете скорость v, подставьте её в это уравнение, чтобы найти период вращения T.
5. Шаги для расчета:Таким образом, следуя этим шагам, вы сможете определить как скорость, так и период вращения электрона в заданных условиях.