Электромагнетизм. Парамагнетики Положительно заряженная частица Интерференция света Объектив проекционного аппарата

Решение задач по физике и электротехники

23. Положительно заряженная частица прошла ускоряющую разность потенциалов 104 В и влетела в скрещенные под прямым углом электрическое (Е = 10 кВ/м) и магнитное (В = 0,1 Тл) поля. Найдите отношение заряда частицы к ее массе, если, двигаясь перпендикулярно обоим полям, частица не испытывает отклонений от прямолинейной траектории. Ответ представьте в мегакулонах на килограмм.

Дано:

Решение:

Dj = 104 В

Е = 104 В/м В = 0,1 Тл

Заряженная частица влетела в электрическое и магнитное поля. Со стороны электрического поля на нее действует электрическая сила , со стороны магнитного поля – сила Лоренца . В электрическом поле направление силы для положительно заряженной частицы будет совпадать с направлением поля , а в магнитном поле направление

 = ?

силы Лоренца определяем по правилу левой руки. Эта сила в нашем случае будет направление противоположно (см.рис.). двигаясь перпендикулярно обоим полям, частица не будет испытывать отклонений от прямолинейной траектории, если силы, действующие на нее, будут скомпенсированы, т.е.:

Fэл = Fл, (1)

где

Fэл = qE, (2) 

Fл = quBsina.

Здесь угол a - это угол между вектором магнитной индукции  и вектором скорости . Из рисунка видно, что a = 90°, соответственно, sina = 1. Тогда

Fл = quB. (3)

Уравнение (1) с учетом (2) и (3) запишем в виде:

qE = quB или E = uB.

Т.е. скорость частицы равна.

u =  . (4)

пройдя ускоряющую разность потенциалов Dj, частица приобретает скорость u. Следовательно, она совершает работу, равную

А = qDj. (5)

При этом у нее меняется кинетическая энергия на величину, равную работе, совершенной частицей:

А = DЕ. (6)

DЕ = . (7)

Тогда

qDj = .

В полученное уравнение подставим найденное ранее выражение для скорости (5) и найдем отношение заряда частицы к ее массе .

qDj = ×.

 =×.

И окончательно:

 =×= 0, 5×106 (Кл/кг) = 0, 5 (МКл/кг) .

Ответ: = 0,5 МКл/кг

Виток из проволоки сечением S, удельным сопротивлением r и диаметром D расположен в однородном магнитном поле с индукцией В перпендикулярно к полю.

По двум горизонтальным параллельным проводникам, отстоящим друг от друга на 0,5 м, перемещают с постоянной скоростью 10 м/с проводник-перемычку.

Два проводящих кольца 1 и 2 разных диаметров расположены в одной плоскости  в однородном магнитном поле, индукция которого с течением  времени равномерно возрастает. В каком кольце (1) или (2) индуцируется больший ток, если массы колец одинаковы и изготовлены они из одного и того же материала? [токи одинаковы]

Определите работу (в мДж), совершаемую силой Ампера при перемещении проводника длиной 0,2 м с током силой 5 А в однородном магнитном поле на расстояние 0,5 м. Проводник расположен перпендикулярно линиям поля и движется в направлении силы Ампера. Индукция магнитного поля 0,1 Тл. [50]

Чему равна максимальная ЭДС (в мВ), которая может возникнуть при движении самолета со скоростью 900 км/ч, если размах его крыльев 20 м? Горизонтальная составляющая магнитного поля Земли 0,03 мТл, вертикальная составляющая 0,04 мТл. [250]


Волновая оптика