Каково значение напряженности магнитного поля, при котором электроны, ускоренные разностью потенциалов 1000 В, описывают окружность радиусом 20 см? Учитывайте, что масса электрона составляет 9,1⋅10−31 кг, а его заряд −1,6⋅10−19.
Anton
Хорошо, давайте решим эту задачу. Для вычисления значения напряженности магнитного поля, при котором электроны описывают окружность, мы можем использовать формулу для радиуса орбиты электрона в магнитном поле.
Радиус орбиты электрона в магнитном поле можно найти с помощью формулы:
\[r = \frac{m \cdot v}{|q| \cdot B}\]
Где:
r - радиус орбиты,
m - масса электрона,
v - скорость электрона,
|q| - абсолютное значение заряда электрона,
B - напряженность магнитного поля.
Мы знаем, что разность потенциалов (напряжение) равна 1000 В. Напряжение (V) связано со скоростью (v) следующим образом:
\[V = \frac{m \cdot v^2}{2 \cdot |q|}\]
Теперь мы можем выразить скорость электрона (v) из этого уравнения:
\[v = \sqrt{\frac{2 \cdot |q| \cdot V}{m}}\]
Подставим это значение скорости в уравнение для радиуса орбиты. Подставим значение массы электрона (9,1⋅10^(-31) кг), значение заряда электрона (-1,6⋅10^(-19) Кл), радиус орбиты (20 см = 0,2 м) и разность потенциалов (1000 В) в уравнение:
\[0,2 = \frac{9,1⋅10^{-31} \cdot \sqrt{\frac{2 \cdot 1,6⋅10^{-19} \cdot 1000}{9,1⋅10^{-31}}}}{1,6⋅10^{-19} \cdot B}\]
Теперь давайте решим это уравнение, чтобы найти значение напряженности магнитного поля (B):
\[B = \frac{9,1⋅10^{-31} \cdot \sqrt{\frac{2 \cdot 1,6⋅10^{-19} \cdot 1000}{9,1⋅10^{-31}}}}{1,6⋅10^{-19} \cdot 0,2} = 2,273 \cdot 10^{-3} Тл\]
Таким образом, значение напряженности магнитного поля, при котором электроны описывают окружность радиусом 20 см, составляет 2,273⋅10^(-3) Тл.
Радиус орбиты электрона в магнитном поле можно найти с помощью формулы:
\[r = \frac{m \cdot v}{|q| \cdot B}\]
Где:
r - радиус орбиты,
m - масса электрона,
v - скорость электрона,
|q| - абсолютное значение заряда электрона,
B - напряженность магнитного поля.
Мы знаем, что разность потенциалов (напряжение) равна 1000 В. Напряжение (V) связано со скоростью (v) следующим образом:
\[V = \frac{m \cdot v^2}{2 \cdot |q|}\]
Теперь мы можем выразить скорость электрона (v) из этого уравнения:
\[v = \sqrt{\frac{2 \cdot |q| \cdot V}{m}}\]
Подставим это значение скорости в уравнение для радиуса орбиты. Подставим значение массы электрона (9,1⋅10^(-31) кг), значение заряда электрона (-1,6⋅10^(-19) Кл), радиус орбиты (20 см = 0,2 м) и разность потенциалов (1000 В) в уравнение:
\[0,2 = \frac{9,1⋅10^{-31} \cdot \sqrt{\frac{2 \cdot 1,6⋅10^{-19} \cdot 1000}{9,1⋅10^{-31}}}}{1,6⋅10^{-19} \cdot B}\]
Теперь давайте решим это уравнение, чтобы найти значение напряженности магнитного поля (B):
\[B = \frac{9,1⋅10^{-31} \cdot \sqrt{\frac{2 \cdot 1,6⋅10^{-19} \cdot 1000}{9,1⋅10^{-31}}}}{1,6⋅10^{-19} \cdot 0,2} = 2,273 \cdot 10^{-3} Тл\]
Таким образом, значение напряженности магнитного поля, при котором электроны описывают окружность радиусом 20 см, составляет 2,273⋅10^(-3) Тл.
Знаешь ответ?