Ядро гелия (состоит из двух протонов и двух нейтронов) влетает в однородное магнитное поле с индукцией 5 Тл со скоростью 1 км/с. Скорость направлена под произвольным углом к вектору магнитной индукции. Найдите, в каком диапазоне находятся значения модуля силы Лоренца, действующей на ядро, в зависимости от угла

Дано:

$B=5$ Тл

$v=1000$ м/с

Частица=ядро гелия.

Найти: $F_{min},\;F_{max}$

Ядро гелия состоит из двух протонов и двух нейтронов, зарядом обладают протоны. Каждый протон имеет заряд, равный по величине заряду электрона. Таким образом, заряд ядра гелия:

$q=2*1,6*10^{-19}=3,2*10^{-19}$ Кл

Сила Лоренца:

$F=qvB\sin\alpha$        (1)

Из анализа формулы (1) следует, что модуль силы Лоренца, при постоянном значении скорости ядра v и индукции магнитного поля B,  зависит от значения синуса угла между вектором скорости и вектором магнитной индукции.  Значения синуса угла могут изменяться в пределах от -1 до +1. 

Нас спрашивают о модуле силы. Значения модуля синуса угла находятся в диапазоне от 0 до 1. 

Таким образом минимальное и максимальное значения силы Лоренца:

$F_{min}=qvB*0=0$

$F_{max}=qvB*1=qvB$

$F_{max}=3,2*10^{-19}*1000*5=1,6*10^{-15}$ H

Ответ: значения силы Лоренца, действующей на ядро гелия в магнитном поле, находятся в диапазоне от 0 до $1,6*10^{-15}$ H