Электрон проходит ускоряющую разность потенциалов 1 кВ и влетает в однородное магнитное поле с индукцией 10 мТл под углом 30° к силовым линиям. Определите радиус спирали, по которой будет двигаться электрон



Движение по спирали удобно представить, как результат двух движений одновременно: движение поступательное и движение по окружности.



Займемся составляющей движения по окружности. Чтобы электрон двигался по окружности, надо чтобы центробежная сила уравновешивалась силой Лоренца.

\frac{mv_n^2}{R}=ev_nB ,          (1)

 где    m,\;v_n,\;e,\;B,\;R - соответственно масса электрона, скорость вдоль окружности или по-другому - нормальная составляющая скорости, заряд электрона, магнитная индукция, радиус окружности. 

v_n=v\sin\alpha,               (2)

где v, a  - соответственно скорость электрона, угол вектора скорости с вектором магнитной индукции.

Из (1) с учетом (2) следует:   R=\frac{mv\sin \alpha}{eB}                 (3)

Пройдя ускоряющую разность потенциалов U, электрон приобретает энергию

W=eU                (4)

Это кинетическая энергия электрона, которую можно выразить формулой (5):

W=\frac{mv^2}{2}                  (5)                               (4) = (5)

eU=\frac{mv^2}{2}                 (6)                       v=\sqrt{\frac{2eU}{m}}               (7)

Подставим (7) в (3) и выразим искомый радиус:

R=\frac{m\sin\alpha*\sqrt{\frac{2eU}{m}}}{eB}=\frac{\sqrt{\frac{2Um}{e}}}{B}\sin\alpha            (8)

Заряд и массу электрона гуглите, остальные данные есть в условии.  Успехов в вычислениях!
А если что не понятно - спрашивайте






Комментарии