Какова скорость движения протона, если на него действует сила величиной 6,4 * 10^(-15) ньютон в магнитном поле с индукцией 20 миллитесла? Необходимо также указать направление этой силы.
Ответ:
F = q * v * B,
где F — сила, действующая на заряженную частицу,
q — заряд частицы,
v — скорость частицы,
B — индукция магнитного поля.
Мы знаем силу (F = 6,4 * 10^(-15) Н) и индукцию магнитного поля (B = 20 мТл). Нам также необходимо найти скорость движения протона и его заряд.
Протон имеет заряд q = 1,6 * 10^(-19) Кл (кулон).
Для нахождения скорости можем переписать формулу силы Лоренца следующим образом:
v = F / (q * B).
Подставляя известные значения, получаем:
v = (6,4 * 10^(-15) Н) / (1,6 * 10^(-19) Кл * 20 * 10^(-3) Тл).
Переводим величины в одинаковые единицы:
v = (6,4 * 10^(-15) Н) / (1,6 * 10^(-19) Кл * 20 * 10^(-3) Тл) = (6,4 * 10^(-15) Н) / (1,6 * 10^(-19) Кл * 20 * 10^(-3) Тл) * (10^12 Кл / 10^12 Кл) = (6,4 * 10^(-15) Н * 10^12 Кл) / (1,6 * 10^(-19) Кл * 20 * 10^(-3) Тл).
Упрощаем получившееся выражение:
v = (6,4 * 10^(-3) Н * 10^12 Кл) / (1,6 * 10^(-19) Кл * 20 * 10^(-3) Тл) = (6,4 * 10^(-3) Н * 10^12 Кл) / (32 * 10^(-19) Кл * 10^(-3) Тл) = (200 * 10^(-3) Н * 10^12 Кл) / (32 * 10^(-19) Кл * 10^(-3) Тл) = 200 / 32 = 6,25 * 10^6 м/с.
Таким образом, скорость движения протона равна 6,25 * 10^6 м/с.
Направление силы, действующей на заряженную частицу в магнитном поле, определяется правилом левой руки Лоренца. Если сжать левую руку так, чтобы большой палец указывал направление магнитного поля (B), а остальные пальцы проходили через направление движения частицы (v), то направление силы можно определить по направлению, в котором направлены остальные пальцы.