Электрон и протон, двигаясь с одинаковой скоростью, попадают в однородное магнитное поле. сравните радиусы кривизны траекторий протона и электрона.

Соколов Андрей Михайлович

Преподаватель Физтех-лицея

Проверено учителем

Радиус кривизны траектории протона будет примерно в 1836 раз больше, чем радиус кривизны траектории электрона, так как при одинаковых скоростях и зарядах радиус прямо пропорционален массе частицы. Шаг 1: Вывод формулы радиуса кривизны На заряженную частицу, движущуюся в однородном магнитном поле перпендикулярно линиям магнитной индукции, действует сила Лоренца: FL=qvBcap F sub cap L equals q v cap BЭта сила является центростремительной и определяет движение частицы по окружности: Fc=mv2Rcap F sub c equals the fraction with numerator m v squared and denominator cap R end-fraction Приравнивая эти выражения qvB=mv2Rq v cap B equals the fraction with numerator m v squared and denominator cap R end-fraction , получаем формулу для радиуса кривизны траектории: R=mvqBcap R equals the fraction with numerator m v and denominator q cap B end-fraction Шаг 2: Анализ условий задачи Согласно условию, электрон и протон имеют одинаковую скорость vv. Оба попадают в одно и то же однородное магнитное поле Bcap B. Модули их зарядов также равны элементарному заряду: |qe|=|qp|=ethe absolute value of q sub e end-absolute-value equals the absolute value of q sub p end-absolute-value equals eТаким образом, радиус кривизны зависит только от массы частицы mm: Rmcap R ∝ mШаг 3: Сравнение масс и итоговый расчет Отношение радиусов траекторий протона Rpcap R sub p и электрона Recap R sub e равно отношению их масс: RpRe=mpmethe fraction with numerator cap R sub p and denominator cap R sub e end-fraction equals the fraction with numerator m sub p and denominator m sub e end-fraction Масса протона mp1,6710-27m sub p is approximately equal to 1 comma 67 center dot 10 to the negative 27 power кг, а масса электрона me9,1110-31m sub e is approximately equal to 9 comma 11 center dot 10 to the negative 31 power кг. Следовательно: RpRe1836the fraction with numerator cap R sub p and denominator cap R sub e end-fraction is approximately equal to 1836 Ответ: Радиус траектории протона в 1836 раз больше радиуса траектории электрона. Нужно ли рассчитать период обращения этих частиц в том же магнитном поле?

Форма ответа

Ваш аватар