В однородное магнитное поле влетает электрон со скоростью, направленной перпендикулярно вектору магнитной индукции. За какой наименьший промежуток времени скорость электрона изменит направление на противоположное, если модуль магнитной индукции равен 0,25 мТл?
от

1 Ответ

Дано:
- магнитная индукция B = 0,25 мТл = 0,25 × 10^-3 Т
- заряд электрона q = 1,6 × 10^-19 Кл
- масса электрона m = 9,11 × 10^-31 кг
- скорость электрона v (величина не указана, но для решения задачи можно работать с относительными величинами)

Найти: наименьший промежуток времени, за который скорость электрона изменит направление на противоположное.

Решение:
Когда электрон движется в магнитном поле, сила Лоренца вызывает у него центростремительное ускорение, и он движется по окружности. Эта сила равна:
F_L = qvB

Центростремительное ускорение для движения электрона по окружности:
F_c = mv² / r

Приравняем силу Лоренца и центростремительное ускорение:
qvB = mv² / r

Из этого выражения можно найти радиус траектории r:
r = mv / (qB)

Теперь, для того чтобы электрон изменил направление на противоположное, ему необходимо совершить половину полного оборота по окружности. Период полного оборота электрона можно найти по формуле:
T = 2πr / v

Подставляем выражение для радиуса:
T = 2π(mv / (qB)) / v

Упростим:
T = 2πm / (qB)

Время, за которое электрон изменит направление на противоположное, будет равно половине периода:
t = T / 2 = πm / (qB)

Теперь подставим известные значения:
t = π × (9,11 × 10^-31) / (1,6 × 10^-19 × 0,25 × 10^-3)
t ≈ 7,17 × 10^-7 с

Ответ: наименьший промежуток времени t ≈ 7,17 × 10^-7 с.
от