Какой радиус спирали будет иметь электрон, который проходит ускоряющую разность потенциалов 1 кВ и влетает в однородное магнитное поле с индукцией 10 мТл под углом 30° к силовым линиям?

Физика 11 класс Движение заряженных частиц в магнитном поле радиус спирали электрон ускоряющая разность потенциалов 1 кВ однородное магнитное поле индукция 10 мТл угол 30° физика 11 класс движение заряженной частицы магнитное поле формулы физики задача по физике электрическое поле магнитная сила кинетическая энергия электрона Новый

Для решения данной задачи нам необходимо использовать несколько физических принципов: закон сохранения энергии, силу Лоренца и формулу для радиуса движения заряженной частицы в магнитном поле.

Шаг 1: Находим скорость электрона после ускорения.

Электрон ускоряется в электрическом поле, и его кинетическая энергия равна работе, совершенной электрическим полем. Работа равна произведению заряда электрона на разность потенциалов:

• Работа = q * U,

где q - заряд электрона (приблизительно 1.6 * 10^-19 Кл), U - разность потенциалов (1 кВ = 1000 В).

Кинетическая энергия электрона также может быть выражена как:

• Кинетическая энергия = (m * v^2) / 2,

где m - масса электрона (приблизительно 9.11 * 10^-31 кг), v - скорость электрона.

Приравниваем эти два выражения:

• q * U = (m * v^2) / 2.

Теперь выразим скорость v:

• v = sqrt((2 * q * U) / m).

Подставим значения:

• q = 1.6 * 10^-19 Кл,
• U = 1000 В,
• m = 9.11 * 10^-31 кг.

Теперь подставим и посчитаем:

• v = sqrt((2 * 1.6 * 10^-19 * 1000) / (9.11 * 10^-31)).

После вычислений получаем скорость электрона.

Шаг 2: Находим силу Лоренца.

Сила Лоренца, действующая на движущийся заряд в магнитном поле, вычисляется по формуле:

• F = q * v * B * sin(θ),

где B - индукция магнитного поля (10 мТл = 10 * 10^-3 Тл), θ - угол между вектором скорости и направлением магнитного поля (в нашем случае 30°).

Подставляем значения и находим силу.

Шаг 3: Находим радиус спирали.

Радиус спирали r, по которой движется заряд в магнитном поле, можно найти по формуле:

• r = (m * v) / (q * B * sin(θ)).

Теперь подставим все известные значения:

• m - масса электрона,
• v - скорость, найденная на первом шаге,
• q - заряд электрона,
• B - индукция магнитного поля,
• θ - угол (30°).

После подстановки и вычислений мы получим радиус спирали, по которой движется электрон в магнитном поле.

Таким образом, следуя этим шагам, вы сможете найти радиус спирали электрона, который прошел ускоряющую разность потенциалов 1 кВ и влетел в однородное магнитное поле с индукцией 10 мТл под углом 30° к силовым линиям.