Какую скорость имеет протон, двигаясь в магнитном поле с индукцией 20 мтл (вектор скорости перпендикулярен плоскости

Gloriya

24

Чтобы определить скорость протона в данной задаче, мы можем использовать формулу «Закона Лоренца», которая связывает магнитное поле (в данном случае индукцию) с силой Лоренца и заряженной частицей (протоном) в движении.

Формула для силы Лоренца:
\[ F = q \cdot v \cdot B \]

где:
\( F \) - сила Лоренца,
\( q \) - заряд частицы,
\( v \) - скорость частицы,
\( B \) - индукция магнитного поля.

Мы знаем, что магнитное поле B = 20 мтл (миллитесл), поэтому подставим в формулу.

Теперь нам также требуется определить направление силы, действующей на протон. В этой ситуации, сила Лоренца будет направлена перпендикулярно к плоскости чертежа. Для определения этого направления, мы можем использовать правило левой руки Флеминга: если вы протянете указательный, средний и большой пальцы одной руки так, чтобы они образовали взаимно перпендикулярные оси, то направление большого пальца будет указывать на направление силы, а направление указательного пальца - на направление скорости заряженной частицы.

Теперь давайте решим задачу с пошаговым объяснением:

Шаг 1: Запишем данные:
Индукция магнитного поля, \( B = 20 \, \text{мтл}\) (миллитесл) = \( 20 \times 10^{-3} \, \text{Тл}\)
(Тл - тесла, основная единица измерения магнитной индукции)
Заряд протона, \( q = 1,6 \times 10^{-19} \, \text{Кл}\)

Шаг 2: Подставим известные значения в формулу силы Лоренца:
\[ F = q \cdot v \cdot B \]
\[ F = (1,6 \times 10^{-19} \, \text{Кл}) \cdot v \cdot (20 \times 10^{-3} \, \text{Тл}) \]
\[ F = 3,2 \times 10^{-18} \, v \, \text{Н} \]

Шаг 3: Определим направление силы:
Используем правило левой руки Флеминга. Указательный палец будет направлен в направлении скорости протона, а большой палец - в направлении силы.
Так как в условии сказано, что вектор скорости протона перпендикулярен плоскости чертежа и направлен от наблюдателя, сила Лоренца будет направлена вне чертежа, в направлении, указанном большим пальцем.

Шаг 4: Предоставим решение и ответ:
Сила Лоренца, действующая на протон, равна \( 3,2 \times 10^{-18} \, v \, \text{Н} \) и направлена вне чертежа, в направлении, указанном большим пальцем, если вектор скорости протона перпендикулярен плоскости чертежа и направлен от наблюдателя.