Движение заряженной частицы в однородном магнитном поле

Рассмотрим движение заряженной частицы в однородном магнитном поле, то есть в таком поле, вектор магнитной индукции которого во всех точках одинаков по модулю и по направлению.

Характерная особенность силы Лоренца состоит в том, что она всегда перпендикулярна скорости частицы. Поэтому она не может изменить модуль скорости частицы и изменяет только направление её скорости.

4. Может ли вследствие действия силы Лоренца измениться кинетическая энергия частицы?

5. Объясните, почему работа силы Лоренца при движении частицы в магнитном поле равна нулю.

Если скорость заряженной частицы направлена перпендикулярно вектору магнитной индукции , то частица будет двигаться в магнитном поле по окружности (рис. 3.7). При этом сила Лоренца, направленная перпендикулярно скорости частицы, будет сообщать ей центростремительное ускорение.

Рис. 3.7

6. Объясните, почему радиус окружности, по которой будет двигаться частица, определяется формулой

где m — масса частицы, υ — модуль скорости частицы, q — модуль заряда частицы, В — модуль магнитной индукции.

Подсказка. Воспользуйтесь вторым законом Ньютона, выражением для центростремительного ускорения (через скорость и радиус) и выражением для силы Лоренца.

7. Объясните, почему период Т обращения частицы не зависит от её скорости.

Подсказка. Воспользуйтесь формулой

8. Протон и электрон влетают с одинаковой горизонтальной скоростью в однородное магнитное поле, вектор магнитной индукции которого направлен вертикально вверх. Обе частицы начинают двигаться по окружностям.

а) В каком направлении будет двигаться по окружности электрон — по часовой стрелке или против неё (если смотреть сверху)?
б) Какая частица будет двигаться по окружности большего радиуса? Чему равно отношение радиусов окружностей?
в) Для какой частицы период обращения будет больше? Во сколько раз больше?

Ответы к § 3 >>>