В однородном магнитном поле с индукцией 0,2 Тл электрон с импульсом 3 х 10 -24 кг·м/с движется по окружности. Какую силу испытывает электрон из-за действия магнитного поля? Ответ дайте в пН.

Физика Колледж Магнитное поле и движение заряженных частиц магнитное поле индукция электрон импульс сила окружность физика 12 расчет силы пН Новый

Чтобы найти силу, которую испытывает электрон в магнитном поле, нам нужно использовать формулу для магнитной силы, действующей на движущийся заряд:

F = q * v * B * sin(α)

где:

• F - магнитная сила (в Ньютонах),
• q - заряд электрона (приблизительно 1,6 x 10^-19 Кл),
• v - скорость электрона (в м/с),
• B - индукция магнитного поля (в Теслах),
• α - угол между вектором скорости и вектором магнитного поля.

В данном случае, если электрон движется по окружности, угол α равен 90 градусам, и sin(90°) = 1. Поэтому формула упрощается до:

F = q * v * B

Теперь нам нужно найти скорость электрона. Мы знаем его импульс:

p = m * v

где:

• p - импульс (в кг·м/с),
• m - масса электрона (приблизительно 9,11 x 10^-31 кг),
• v - скорость (в м/с).

Из этого уравнения мы можем выразить скорость:

v = p / m

Подставим известные значения:

p = 3 x 10^-24 кг·м/с

m = 9,11 x 10^-31 кг

Теперь вычислим скорость:

v = (3 x 10^-24) / (9,11 x 10^-31) ≈ 3,29 x 10^6 м/с

Теперь, когда у нас есть скорость, можем подставить все известные значения в формулу для магнитной силы:

B = 0,2 Тл

q = 1,6 x 10^-19 Кл

v ≈ 3,29 x 10^6 м/с

Теперь подставим эти значения в формулу:

F = (1,6 x 10^-19) * (3,29 x 10^6) * (0,2)

Выполним вычисление:

F ≈ 1,05 x 10^-19 Н

Чтобы перевести силу в пикоНьютоны (пН), нужно умножить на 10^12:

F ≈ 1,05 x 10^-19 Н * 10^12 = 1,05 пН

Таким образом, электрон испытывает силу примерно 1,05 пН из-за действия магнитного поля.