Какова скорость электрона (в км/с), когда оно движется с постоянной скоростью в среде, где создано однородное магнитное поле с индукцией 50 мТл и однородное электрическое поле с напряженностью 20 гВ/м, линии которых перпендикулярны друг другу?
Yak
Для решения этой задачи мы можем использовать законы электродинамики. Поскольку электрон движется в однородном магнитном поле и однородном электрическом поле, на него будут действовать силы Лоренца.
Сила, действующая на электрон в магнитном поле, определяется следующей формулой:
где - сила Лоренца в магнитном поле, - заряд электрона, - скорость электрона и - индукция магнитного поля.
Сила, действующая на электрон в электрическом поле, определяется по формуле:
где - сила Лоренца в электрическом поле, - напряженность электрического поля.
Поскольку силы Лоренца перпендикулярны друг другу, и электрон движется с постоянной скоростью, сумма этих сил должна быть равна нулю:
Подставляя значения сил и учитывая, что заряд электрона равен (где - абсолютная величина заряда электрона), получим:
Отсюда мы можем выразить скорость электрона :
Теперь подставим значения: (переведено из градиента в Вольт на метр) и (переведено из миллиТесла в Тесла):
Но нам требуется выразить скорость в километрах в секунду. Для этого переведем метры в километры и секунды в часы:
Учитывая, что одна час содержит 60 минут, а каждая минута содержит 60 секунд, получим:
Выполняя арифметические вычисления, получим окончательный результат:
Таким образом, скорость электрона, движущегося с постоянной скоростью в указанных условиях, составляет примерно 2880 километров в секунду.
Сила, действующая на электрон в магнитном поле, определяется следующей формулой:
где
Сила, действующая на электрон в электрическом поле, определяется по формуле:
где
Поскольку силы Лоренца перпендикулярны друг другу, и электрон движется с постоянной скоростью, сумма этих сил должна быть равна нулю:
Подставляя значения сил и учитывая, что заряд электрона
Отсюда мы можем выразить скорость электрона
Теперь подставим значения:
Но нам требуется выразить скорость в километрах в секунду. Для этого переведем метры в километры и секунды в часы:
Учитывая, что одна час содержит 60 минут, а каждая минута содержит 60 секунд, получим:
Выполняя арифметические вычисления, получим окончательный результат:
Таким образом, скорость электрона, движущегося с постоянной скоростью в указанных условиях, составляет примерно 2880 километров в секунду.
Знаешь ответ?