Электрон пройдя в электрическом поле ускоряющую разность потенциалов u, попадает в однородное магнитное поле, линии индукции которого перпендикулярны направлению движения электрона ,и начинает двигаться по окружности.как изменится радиус этой окружности если ускоряющая разность потенциалов u увеличится в 2 раза. напишите пожалуйста решение и ответ во сколько раз увеличится или уменьшится.

Соколов Андрей Михайлович

Преподаватель Физтех-лицея

Проверено учителем

Для решения этой задачи необходимо рассмотреть два этапа движения электрона: ускорение в электрическом поле и движение по окружности в магнитном поле. 1. Ускорение электрона в электрическом поле Когда электрон проходит ускоряющую разность потенциалов Ucap U, работа электрического поля переходит в его кинетическую энергию. Согласно закону сохранения энергии: eU=mv22e cap U equals the fraction with numerator m v squared and denominator 2 end-fraction Отсюда выразим скорость электрона vv: v=2eUmv equals the square root of the fraction with numerator 2 e cap U and denominator m end-fraction end-root где:

  • ee — заряд электрона; mm — масса электрона; vv — скорость, которую приобрел электрон.

2. Движение в магнитном поле В однородном магнитном поле на электрон действует сила Лоренца, которая сообщает ему центростремительное ускорение. Так как вектор скорости перпендикулярен вектору магнитной индукции ( α=90,sinα=1alpha equals 90 raised to the composed with power comma sine alpha equals 1), уравнение движения имеет вид: evB=mv2Re v cap B equals the fraction with numerator m v squared and denominator cap R end-fraction Выразим радиус окружности Rcap R: R=mveBcap R equals the fraction with numerator m v and denominator e cap B end-fraction 3. Зависимость радиуса от разности потенциалов Подставим выражение для скорости vv, полученное на первом этапе, в формулу радиуса: R=meB2eUmcap R equals the fraction with numerator m and denominator e cap B end-fraction center dot the square root of the fraction with numerator 2 e cap U and denominator m end-fraction end-root Внесем множитель mem over e end-fraction под знак корня: R=1B2m2eUe2m=1B2mUecap R equals the fraction with numerator 1 and denominator cap B end-fraction the square root of the fraction with numerator 2 m squared e cap U and denominator e squared m end-fraction end-root equals the fraction with numerator 1 and denominator cap B end-fraction the square root of the fraction with numerator 2 m cap U and denominator e end-fraction end-root Из полученной формулы видно, что радиус окружности прямо пропорционален квадратному корню из ускоряющей разности потенциалов: RUcap R tilde the square root of cap U end-root 4. Расчет изменения Пусть начальная разность потенциалов U1cap U sub 1, а конечная U2=2U1cap U sub 2 equals 2 cap U sub 1. Тогда отношение радиусов будет равно: R2R1=U2U1=2U1U1=2the fraction with numerator cap R sub 2 and denominator cap R sub 1 end-fraction equals the fraction with numerator the square root of cap U sub 2 end-root and denominator the square root of cap U sub 1 end-root end-fraction equals the square root of the fraction with numerator 2 cap U sub 1 and denominator cap U sub 1 end-fraction end-root equals the square root of 2 end-root Значение 21,41the square root of 2 end-root is approximately equal to 1 comma 41 . Ответ: Радиус окружности увеличится в 2the square root of 2 end-root раз (приблизительно в 1,41 раза). Хотите, чтобы я вывел формулу для периода обращения электрона в этом магнитном поле?

Форма ответа

Ваш аватар