Рассчитайте силу Лоренца, действующую на электрон, движущийся со скоростью 10^6 м/с в однородном магнитном поле с индукцией 2 Тл перпендикулярно линиям магнитной индукции.
Подробное объяснение
Сила Лоренца для заряда, движущегося в магнитном поле, рассчитывается по формуле F = |q|vBsinθ, где q - заряд частицы, v - скорость, B - магнитная индукция, θ - угол между векторами скорости и магнитной индукции. В данном случае электрон движется перпендикулярно линиям индукции (θ = 90°), поэтому sinθ = 1. Подставляя значения: заряд электрона |q| = 1,6·10^(-19) Кл, скорость v = 10^6 м/с, магнитная индукция B = 2 Тл, получаем F = 1,6·10^(-19)·10^6·2 = 3,2·10^(-13) Н. Таким образом, на электрон действует сила Лоренца величиной 3,2·10^(-13) Н.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
1
Что такое сила Лоренца и когда она возникает?
Сила Лоренца - это сила, действующая на заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле. Она возникает только при движении заряда относительно магнитного поля и всегда направлена перпендикулярно как скорости частицы, так и вектору магнитной индукции.
2
Как направлена сила Лоренца относительно скорости и магнитного поля?
Сила Лоренца всегда направлена перпендикулярно как вектору скорости заряженной частицы, так и вектору магнитной индукции. Её направление можно определить по правилу левой руки для положительных зарядов или по правилу правой руки для электронов.
3
Что произойдет, если электрон будет двигаться параллельно линиям магнитной индукции?
Если электрон движется параллельно линиям магнитной индукции (θ = 0° или 180°), то sinθ = 0, и сила Лоренца будет равна нулю. Магнитное поле не действует на заряды, движущиеся вдоль его линий.
Типичные ошибки
1
Использование знака заряда в формуле вместо модуля
В формуле силы Лоренца F = |q|vBsinθ используется модуль заряда, так как сила всегда положительна по величине. Направление силы определяется отдельно с помощью правила левой/правой руки.
2
Забывание про синус угла в формуле
Многие забывают, что сила Лоренца зависит от угла между скоростью и магнитным полем. При θ ≠ 90° необходимо учитывать sinθ, иначе расчет будет неверным.
3
Путаница с единицами измерения
Частая ошибка - неправильный перевод единиц или использование несоответствующих размерностей. Важно использовать СИ: заряд в кулонах (Кл), скорость в м/с, индукцию в теслах (Тл), чтобы получить силу в ньютонах (Н).