Форум сайта alsak.ru

Задачи и вопросы по физике => Магнитное поле => Магнетизм => Электродинамика => Движение заряда => : Антон Огурцевич 20 September 2014, 20:24

: Определить скорость электрона
: Антон Огурцевич 20 September 2014, 20:24
Электрон в однородном магнитном поле движется по винтовой линии радиусом 5 см и шагом 29 см. Определить скорость электрона, если магнитная индукция равна 10-4 Тл.
: Re: Определить скорость электрона
: Сергей 21 September 2014, 10:33
Решение: В результате суперпозиции двух движений электрон будет двигаться по винтовой линии радиусом R и шагом винта h.
Скорость  разложим на две составляющие: υ Y, параллельную линиям индукции магнитного поля и υX ,  перпендикулярную им:
\[ \upsilon =\sqrt{\upsilon _{X}^{2}+\upsilon _{Y}^{2}}. \]
На электрон действует сила Лоренца, и сила Лоренца является центростремительной силой:
\[ {{F}_{L}}=e\cdot B\cdot {{\upsilon }_{x}},\ {{F}_{L}}=m\cdot a,\ a=\frac{\upsilon _{x}^{2}}{R},\ T=\frac{2\cdot \pi \cdot R}{{{\upsilon }_{x}}}, \]
из этих формул получаем формулу радиуса электрона и выражаем скорость υх и время одного оборота электрона:
\[  R=\frac{m\cdot {{\upsilon }_{x}}}{e\cdot B},\ {{\upsilon }_{x}}=\frac{e\cdot B\cdot R}{m},\ T=\frac{2\cdot \pi \cdot m}{e\cdot B}, \]
где: е – модуль заряда электрона, – масса электрона, В  – индукция магнитного поля.
Вдоль силовых линий поля магнитная сила не действует, поэтому частица движется прямолинейно с постоянной скоростью.
\[ {{\upsilon }_{Y}}=\frac{h}{T},\ {{\upsilon }_{Y}}=\frac{h\cdot e\cdot B}{2\cdot \pi \cdot m} \]
. Находим скорость движения электрона:
\[ \upsilon =\sqrt{{{(\frac{e\cdot B\cdot R}{m})}^{2}}+{{(\frac{h\cdot e\cdot B}{2\cdot \pi \cdot m})}^{2}}},\ \upsilon =\frac{e\cdot B}{m}\cdot \sqrt{{{R}^{2}}+\frac{{{h}^{2}}}{{{(2\cdot \pi )}^{2}}}}, \]
υ = 1,2∙106 м/с. Ответ: 1,2∙106 м/с.