Силовые динии однородных электрического и магнитного полей с напряженностями 2,5 кВ/м и 5,0кА/м, соответствённо, направлены в одну сторону. Определить ускорение и радиус кривизны траектории электрона (т. 3 9,1-10 кг) в тот момент, когда он движется со скоростью у%3D 3,0-10° м/с перпендикулярно силовым линиям обоих полей.
Исходные данные:
Напряженность электрического поля (E) = 2,5 кВ/м
Напряженность магнитного поля (B) = 5,0 кА/м
Масса электрона (m) = 9,1*10^-31 кг
Скорость электрона (v) = 3,0*10^7 м/с
Первым шагом необходимо определить силу Лоренца, действующую на электрон в данной ситуации. Сила Лоренца определяется по формуле:
F = q * (E + v * B),
где q - заряд электрона.
Заряд электрона (q) - константа и равен 1,6*10^-19 Кл, однако в данной задаче этот параметр не задан конкретно. Поэтому, для удобства, мы примем его равным 1Кл. Это не изменит число и не повлияет на дальнейшие рассуждения, но упростит вычисления.
Теперь подставим известные значения и рассчитаем силу Лоренца:
F = (1 Кл) * (2,5 кВ/м + 3,0*10^7 м/с * 5,0 кА/м)
= 2,5 Кл*В/м + 3,0*10^7*5,0 Кл*м/с
= 2,5 Кл*В/м + 15,0*10^7 Кл*В/с
= 17,5*10^7 Кл*В/с.
Теперь мы можем рассчитать ускорение электрона, используя второй закон Ньютона:
F = m * a,
где m - масса электрона, а - ускорение.
Выразим ускорение (a):
a = F / m.
Подставим значения:
a = (17,5*10^7 Кл*В/с) / 9,1*10^-31 кг
= (17,5*10^7/ 9,1*10^-31) Кл*В/с * кг
= 1,92 *10^38 Кл*В/с * кг.
Теперь перейдем к рассмотрению радиуса кривизны траектории электрона. В данной задаче электрон двигается перпендикулярно силовым линиям обоих полей, поэтому его траектория будет круговой. Радиус кривизны траектории (R) связан с ускорением электрона и скоростью его движения (v) следующим образом:
R = (m * v) / (q * B).
Подставим значения и рассчитаем радиус:
R = (9,1*10^-31 кг * 3,0*10^7 м/с) / (1 Кл * 5,0 кА/м)
= (9,1*10^-31 * 3,0*10^7)/(5,0 Кл * 10^3 А/м)
= (27,3 * 10^-6)/(5,0 * 10^3)
= 5,46 * 10^-9 м.
Итак, в итоге получаем ответ:
- Ускорение электрона (a) = 1,92 *10^38 Кл*В/с * кг
- Радиус кривизны траектории электрона (R) = 5,46 * 10^-9 м.
Это ответы на ваш вопрос. Если у вас возникли еще вопросы, буду рад их помочь.