Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

RFpro.ru: Консультации по физике

  Все выпуски  

RFpro.ru: Консультации по физике


РАССЫЛКИ ПОРТАЛА RFPRO.RU

Лучшие эксперты в разделе

Konstantin Shvetski
Статус: Академик
Рейтинг: 568
∙ повысить рейтинг »
Алексеев Владимир Николаевич
Статус: Мастер-Эксперт
Рейтинг: 418
∙ повысить рейтинг »
Gluck
Статус: 3-й класс
Рейтинг: 261
∙ повысить рейтинг »

∙ Физика

Номер выпуска:2445
Дата выхода:18.09.2020, 22:45
Администратор рассылки:Коцюрбенко Алексей Владимирович (Старший модератор)
Подписчиков / экспертов:175 / 80
Вопросов / ответов:1 / 1

Консультация # 199168: Здравствуйте! У меня возникли сложности с таким вопросом: Заряженная частица, двигаясь перпендикулярно скрещенным под прямым углом электрическому и магнитному полям, не испытывает отклонения от прямолинейной траектории. Найдите удельный заряд частицы, если напряженность электрического поля равна 400 кВ/м, вектор магнитной индукции раве...

Консультация # 199168:

Здравствуйте! У меня возникли сложности с таким вопросом:

Заряженная частица, двигаясь перпендикулярно скрещенным под
прямым углом электрическому и магнитному полям, не испытывает отклонения от прямолинейной траектории. Найдите удельный заряд частицы, если
напряженность электрического поля равна 400 кВ/м, вектор магнитной индукции равен 0,46 Тл. Частица прошла ускоряющую разность потенциалов 10
В.
Помогите решить пожалуйста.

Дата отправки: 13.09.2020, 11:55
Вопрос задал: zohapro2 (Посетитель)
Всего ответов: 1
Страница онлайн-консультации »


Консультирует Алексеев Владимир Николаевич (Мастер-Эксперт):

Здравствуйте, zohapro2!
Условие: E = 400 кВ/м , B = 0,46 Тл ; Uус = 10 В .
Вычислить удельный заряд Qу .

Решение : На частицу с массой m и зарядом q , находящуюся одновременно в электрическом и магнитном полях, действуют 3 силы:
Fe = q·E со стороны электрического поля напряжённостью E ;
Fb = q·V·B·sin(α) - сила Лоренца, зависящая от индукции магнитного поля В и скорости V частицы ;
Fg = m·g - сила земного тяготения, этой силой можно пренебречь в текущей задаче изза её малости по сравнению с первыми 2мя силами.
Здесь α - угол м-ду направлением движения частицы и вектором индукции магнитного поля. g - ускорение земного тяготения.

Первая из этих сил в случае положительного знака заряда направлена вдоль силовой линии электрического поля, вправо по рисунку (рисунок прилагаю).
Направление второй силы определяется Правилом левой руки.

Рассмотрим движение заряженной частицы в случае взаимно-перпендикулярных электрического и магнитного полей. Электрическое поле создано заряженным вакуумным конденсатором, а магнитное - катушкой (не показана на рисунке). Пусть индукция магнитного поля направлена к нам, а напряженность электрического поля - вправо.
Положительно заряженная, ускоренная частица движется по осевой линии конденсатора вниз по рисунку. В этом случае силы Fe и Fb действуют в противоположных направлениях: первая вправо, а вторая влево.

Если эти силы равны по величине, то результирующая сила, действующая на частицу, равна нулю, и частица не испытывает отклонения от прямолинейной траектории (согласно Условию задачи).

Приравнивая силы (Fe = Fb) и учитывая, что угол α = 90° , sin(α) = 1 (задано движение перпендикулярно скрещенным под прямым углом электрическому и магнитному полям), получаем
q·E = q·V·B
то есть : V = E / B = 8.7·105 м/с
Частица получила эту огромную скорость, пройдя ускоряющую разность потенциалов Uус. Величина этой скорости связана с работой ускоряющего поля и кинетической энергией частицы. Запишем Закон сохранения энергии для нерелятивистского случая:
q·Uус = m·V2 / 2

Из этой формулы получим выражение для удельного заряда частицы, как отношение заряда частицы к её массе:
Qу = q / m = V2 / (2·Uус) = 3.8·1010 Кл/кг - огромное число! Реально ли оно для Природы?
Для проверки сравним удельный заряд нашей частицы с удельным зарядом протона и электрона.
Вычислитель Маткад показал, что все 3 величины сопоставимы (см скриншот), значит, проверка успешна.
Ответ : Удельный заряд частицы равен 3.8·1010 Кл/кг .

См университетские учебно-методические статьи по Вашей теме:
"Удельный заряд электрона в магнитном поле" Ссылка1
"Удельный заряд частицы в Электрическом и Магнитном полях. Лабораторная работа" Ссылка2

Консультировал: Алексеев Владимир Николаевич (Мастер-Эксперт)
Дата отправки: 14.09.2020, 12:18
Рейтинг ответа:

НЕ одобряю +1 одобряю!


Оценить выпуск | Задать вопрос экспертам

главная страница  |  стать участником  |  получить консультацию
техническая поддержка

Дорогой читатель!
Команда портала RFPRO.RU благодарит Вас за то, что Вы пользуетесь нашими услугами. Вы только что прочли очередной выпуск рассылки. Мы старались. Пожалуйста, оцените его. Если совет помог Вам, если Вам понравился ответ, Вы можете поблагодарить автора - для этого в каждом ответе есть специальные ссылки. Вы можете оставить отзыв о работе портале. Нам очень важно знать Ваше мнение. Вы можете поближе познакомиться с жизнью портала, посетив наш форум, почитав журнал, который издают наши эксперты. Если у Вас есть желание помочь людям, поделиться своими знаниями, Вы можете зарегистрироваться экспертом. Заходите - у нас интересно!
МЫ РАБОТАЕМ ДЛЯ ВАС!


В избранное