Каковы изменения скорости электрона, движущегося вдоль спирали к центру магнитного поля, как видно на рисунке

Пума

5

Для начала, давайте рассмотрим ситуацию, описанную на рисунке 14. У нас есть электрон, движущийся вдоль спирали к центру магнитного поля. Чтобы понять изменения скорости электрона, нам необходимо рассмотреть две основные составляющие: сила Лоренца и равномерность центростремительного движения.

Сила Лоренца - это сила, действующая на движущуюся частицу в магнитном поле. Она перпендикулярна как скорости частицы, так и направлению магнитного поля. Формула для силы Лоренца выглядит следующим образом:

\[F = q(\vec{v} \times \vec{B})\]

где q - заряд электрона, \(\vec{v}\) - вектор скорости электрона и \(\vec{B}\) - вектор магнитной индукции.

Когда электрон движется вдоль спирали к центру магнитного поля, его направление скорости постоянно меняется, так как он поворачивает вокруг центра. Из-за этого, сила Лоренца также постоянно меняет направление, возникает центростремительная сила, которая направлена к центру спирали. Это вызывает изменение направления движения электрона, испытывающего центростремительное ускорение.

Теперь давайте рассмотрим причину изменения абсолютной величины скорости электрона. Перемещаясь по спирали к центру магнитного поля, электрон проходит все более узкие окружности конечного радиуса. Это означает, что путь, пройденный электроном, уменьшается с каждым шагом. Так как время для прохождения этого пути остается постоянным, скорость электрона должна увеличиваться, чтобы оставаться на той же орбите.

Из всего этого следует, что скорость электрона, движущегося вдоль спирали к центру магнитного поля, постепенно увеличивается, так как электрон испытывает центростремительное ускорение и движется на уменьшающейся орбите.

Для удобства восприятия, давайте сформулируем ответ на вопрос:

Изменения скорости электрона, движущегося вдоль спирали к центру магнитного поля, связаны с двумя факторами. Во-первых, сила Лоренца вызывает центростремительное ускорение электрона, изменяющее его направление движения. Во-вторых, электрон, двигаясь по спирали, постепенно уменьшает радиус своей орбиты, что требует увеличения скорости для поддержания постоянного времени прохождения каждой части орбиты.