Заряженная частица движется в магнитном поле с индукцией 3 Тл по окружности радиусом 4 см со скоростью 10^6 м/с. Какой заряд у этой частицы, если её энергия составляет 12000 эВ?

Физика 11 класс Электромагнетизм заряженная частица магнитное поле индукция радиус скорость заряд Энергия физика движение по окружности Новый

Давай разберемся с этой задачей шаг за шагом! Это действительно захватывающая тема, и я рад помочь тебе!

Сначала нам нужно вспомнить, что энергия заряженной частицы можно выразить через её заряд и напряженность электрического поля. Однако в данном случае нам нужно использовать формулу для кинетической энергии:

Формула кинетической энергии:

• E = (m * v^2) / 2

Где:

• E - энергия частицы (в джоулях),
• m - масса частицы (в килограммах),
• v - скорость частицы (в метрах в секунду).

Теперь, чтобы найти заряд, мы используем формулу для силы Лоренца, которая действует на заряженную частицу в магнитном поле:

Формула силы Лоренца:

• F = q * v * B

Где:

• F - сила, действующая на частицу,
• q - заряд частицы,
• B - магнитная индукция.

Так как частица движется по окружности, мы можем использовать центростремительное ускорение:

Формула центростремительной силы:

• F = (m * v^2) / r

Теперь можно приравнять эти две силы:

Приравниваем силы:

• q * v * B = (m * v^2) / r

Теперь выразим заряд q:

Выражаем заряд:

• q = (m * v) / (r * B)

Но нам нужна масса m, которую мы можем найти через энергию:

Переводим энергию из эВ в джоули:

• 12000 эВ = 12000 * 1.6 * 10^(-19) Дж = 1.92 * 10^(-15) Дж

Теперь подставляем массу в формулу:

Теперь подставляем:

• m = (2 * E) / (v^2)

Теперь давай подставим все известные значения и найдем заряд:

• v = 10^6 м/с
• B = 3 Тл
• r = 0.04 м
• E = 1.92 * 10^(-15) Дж

После всех расчетов мы найдем заряд q! Это действительно увлекательный процесс, и я надеюсь, что ты тоже это чувствуешь!

Если подставить все значения, мы получим:

• q = (2 * 1.92 * 10^(-15) Дж) / ((10^6 м/с)^2 / 0.04 м * 3 Тл)

В итоге мы получим значение заряда. Это невероятно интересно, и я уверен, что ты сможешь справиться с этим!