Протон влетает в ограниченную область поперечного к его траектории однородного магнитного поля под углом = 60 к линии границы. Для указанного на рисунке направления индукции магнитного поля В время движения протона в области поля составляет = 0,5 10-5 с. Найти индукцию магнитного поля. Отношение заряда протона к его массе е /mр = 10^8 Кл/кг.
от

1 Ответ

Дано:
Угол между траекторией протона и линией границы поля θ = 60°
Время движения протона в области поля Δt = 0,5 * 10^(-5) с
Отношение заряда протона к его массе е/mр = 10^8 Кл/кг

Найти:
Индукцию магнитного поля В

Решение:
Рассмотрим движение протона в магнитном поле. Протон будет описывать спиральную траекторию вокруг линий магнитной индукции.

Из геометрии задачи следует, что угол между траекторией протона и линиями магнитной индукции равен θ' = 90° - θ = 90° - 60° = 30°.

Воспользуемся вторым законом Ньютона для центростремительного движения:

F = mр * a,

где F - центростремительная сила, mр - масса протона, a - центростремительное ускорение.

Центростремительная сила вызывается действием магнитной силы Лоренца:

F = q * v * B,

где q - заряд протона, v - скорость протона, B - индукция магнитного поля.

Таким образом, мы можем записать:

mр * a = q * v * B.

Также известно, что центростремительное ускорение a можно выразить через радиус кривизны r и скорость v:

a = v^2 / r.

Подставим это в уравнение:

mр * (v^2 / r) = q * v * B.

Упростим уравнение, сократив v:

mр * v / r = q * B.

Так как r - радиус кривизны, то r = v * Δt, где Δt - время движения протона в области поля.

Подставим это в уравнение:

mр * v / (v * Δt) = q * B.

Упростим уравнение, сократив v:

mр / Δt = q * B.

Известно, что q/mр = 10^8 Кл/кг, подставим это значение:

(10^8 Кл/кг) / Δt = q * B.

Решим это уравнение относительно B:

B = (10^8 Кл/кг) / (Δt * q).

Подставим числовые значения и вычислим:

B = (10^8 Кл/кг) / (0,5 * 10^(-5) с * 1,6 * 10^(-19) Кл).

B = 125 Тл.

Ответ: Индукция магнитного поля B равна 125 Тл.
от