Протон влетает в однородное магнитное поле индукцией 4 мтл со скоростью 5*10^5 м/с перпендикулярно вектору b. какую работу совершает магнитное поле над протоном за один полный оборот по окружности?

Соколов Андрей Михайлович

Преподаватель Физтех-лицея

Проверено учителем

Магнитное поле не совершает работы над протоном, поэтому работа равна 0 Дж. ️ Шаг 1: Анализ силы, действующей на протон На протон, движущийся в магнитном поле, действует сила Лоренца. Величина этой силы определяется формулой: F=qvBsinαcap F equals q v cap B sine alphaгде qq — заряд частицы, vv — её скорость, Bcap B — индукция магнитного поля, а αalpha — угол между вектором скорости и вектором магнитной индукции. По условию протон влетает перпендикулярно полю, следовательно, α=90alpha equals 90 raised to the composed with power и sinα=1sine alpha equals 1. Важнейшим свойством силы Лоренца является то, что она всегда направлена перпендикулярно вектору скорости частицы ( Fvmodified cap F with right arrow above ⟂ modified v with right arrow above). Согласно правилу левой руки, эта сила сообщает частице центростремительное ускорение, заставляя её двигаться по окружности, но не меняет модуль её скорости. ️ Шаг 2: Определение работы силы Работа Acap A постоянной силы определяется как скалярное произведение вектора силы на вектор перемещения Δrcap delta modified r with right arrow above: A=FΔr=FΔrcosθcap A equals modified cap F with right arrow above center dot cap delta modified r with right arrow above equals cap F center dot delta r center dot cosine thetaВ любой бесконечно малый момент времени вектор элементарного перемещения drd modified r with right arrow above сонаправлен с вектором мгновенной скорости vmodified v with right arrow above. Поскольку сила Лоренца Fmodified cap F with right arrow above всегда перпендикулярна скорости vmodified v with right arrow above, угол θtheta между силой и перемещением всегда равен 9090 raised to the composed with power. Так как cos90=0cosine 90 raised to the composed with power equals 0, элементарная работа на каждом участке пути равна нулю. Следовательно, суммарная работа за любой промежуток времени, включая полный оборот по окружности, также равна нулю. Магнитное поле лишь изменяет направление движения протона, но не его кинетическую энергию. Ответ: Работа магнитного поля над протоном равна 0 Дж. Нужно ли вам рассчитать радиус окружности или период обращения протона в этом магнитном поле?

Форма ответа

Ваш аватар