Какова величина индукции магнитного поля, если заряженный ион с элементарным зарядом движется в однородном магнитном поле, радиус дуги которой составляет 1,5*10^-3 м, а импульс иона равен 36*10^-23 кг*м/с?
Lazernyy_Robot
Чтобы найти величину индукции магнитного поля, необходимо использовать формулу, связывающую радиус дуги ионной траектории с импульсом иона и величиной магнитного поля.
Формула для радиуса дуги \(r\) ионной траектории в однородном магнитном поле выглядит следующим образом:
\[r = \frac{{mv}}{{qB}}\]
где \(m\) - масса иона, \(v\) - его скорость, \(q\) - элементарный заряд и \(B\) - индукция магнитного поля.
Мы уже знаем значение радиуса дуги \(r = 1,5 \cdot 10^{-3}\) м и импульса иона \(p = 36 \cdot 10^{-23}\) кг·м/с. Также, заряд иона \(q\) равен элементарному заряду \(1,6 \cdot 10^{-19}\) Кл.
Для начала, необходимо найти скорость иона. Для этого мы используем формулу для импульса:
\[p = mv\]
Отсюда получаем:
\[v = \frac{p}{m}\]
Подставляем известные значения:
\[v = \frac{36 \cdot 10^{-23} \, кг·м/с}{m}\]
Теперь, имея значение скорости \(v\), мы можем найти индукцию магнитного поля \(B\), используя исходную формулу для радиуса:
\[r = \frac{{mv}}{{qB}}\]
Разрешаем относительно \(B\):
\[B = \frac{{mv}}{{qr}}\]
Теперь подставляем известные значения:
\[B = \frac{{m \cdot \frac{p}{m}}}{{q \cdot r}}\]
Упрощаем:
\[B = \frac{p}{{q \cdot r}}\]
Подставляем числовые значения:
\[B = \frac{36 \cdot 10^{-23} \, кг·м/с}{{1,6 \cdot 10^{-19}\, Кл \cdot 1,5 \cdot 10^{-3}\, м}}\]
Вычисляем:
\[B = \frac{36 \cdot 10^{-23}}{1,6 \cdot 10^{-19} \cdot 1,5 \cdot 10^{-3}}\, \frac{кг·м/с}{Кл \cdot м}\]
Масса \(м\) сокращается, оставляя нам:
\[B = \frac{36}{1,6 \cdot 1,5} \cdot \frac{10^{-23}}{10^{-19} \cdot 10^{-3}}\, \frac{1}{Тл}\]
Сокращаем оба числителя и делитель на \(1,6 \cdot 1,5\):
\[B = \frac{36}{2,4} \cdot 10^{-23 - (-19 -3)}\, \frac{1}{Тл}\]
\[B = \frac{36}{2,4} \cdot 10^{-1}\, Тл\]
\[B = 15 \cdot 10^{-1}\, Тл\]
\[B = 1,5\, Тл\]
Таким образом, величина индукции магнитного поля для данной задачи равна \(1,5\) Тл.
Формула для радиуса дуги \(r\) ионной траектории в однородном магнитном поле выглядит следующим образом:
\[r = \frac{{mv}}{{qB}}\]
где \(m\) - масса иона, \(v\) - его скорость, \(q\) - элементарный заряд и \(B\) - индукция магнитного поля.
Мы уже знаем значение радиуса дуги \(r = 1,5 \cdot 10^{-3}\) м и импульса иона \(p = 36 \cdot 10^{-23}\) кг·м/с. Также, заряд иона \(q\) равен элементарному заряду \(1,6 \cdot 10^{-19}\) Кл.
Для начала, необходимо найти скорость иона. Для этого мы используем формулу для импульса:
\[p = mv\]
Отсюда получаем:
\[v = \frac{p}{m}\]
Подставляем известные значения:
\[v = \frac{36 \cdot 10^{-23} \, кг·м/с}{m}\]
Теперь, имея значение скорости \(v\), мы можем найти индукцию магнитного поля \(B\), используя исходную формулу для радиуса:
\[r = \frac{{mv}}{{qB}}\]
Разрешаем относительно \(B\):
\[B = \frac{{mv}}{{qr}}\]
Теперь подставляем известные значения:
\[B = \frac{{m \cdot \frac{p}{m}}}{{q \cdot r}}\]
Упрощаем:
\[B = \frac{p}{{q \cdot r}}\]
Подставляем числовые значения:
\[B = \frac{36 \cdot 10^{-23} \, кг·м/с}{{1,6 \cdot 10^{-19}\, Кл \cdot 1,5 \cdot 10^{-3}\, м}}\]
Вычисляем:
\[B = \frac{36 \cdot 10^{-23}}{1,6 \cdot 10^{-19} \cdot 1,5 \cdot 10^{-3}}\, \frac{кг·м/с}{Кл \cdot м}\]
Масса \(м\) сокращается, оставляя нам:
\[B = \frac{36}{1,6 \cdot 1,5} \cdot \frac{10^{-23}}{10^{-19} \cdot 10^{-3}}\, \frac{1}{Тл}\]
Сокращаем оба числителя и делитель на \(1,6 \cdot 1,5\):
\[B = \frac{36}{2,4} \cdot 10^{-23 - (-19 -3)}\, \frac{1}{Тл}\]
\[B = \frac{36}{2,4} \cdot 10^{-1}\, Тл\]
\[B = 15 \cdot 10^{-1}\, Тл\]
\[B = 1,5\, Тл\]
Таким образом, величина индукции магнитного поля для данной задачи равна \(1,5\) Тл.
Знаешь ответ?