Какая сила действует на протон, движущийся со скоростью 200 км/с в магнитном поле с индукцией 0,2 Тл? Проведите расчет

Тема урока: Закон Лоренца и сила, действующая на протон в магнитном поле

Описание:
Для расчета силы, действующей на протон в магнитном поле, мы можем использовать Закон Лоренца. Согласно этому закону, сила, действующая на заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле, определяется следующей формулой:

F = q * v * B * sin(θ),

где F - сила, q - заряд частицы, v - скорость частицы, B - индукция магнитного поля, и θ - угол между векторами скорости и магнитной индукции.

В данной задаче, протон движется со скоростью 200 км/с (конвертируем это значение в м/с: 200 км/с * 1000 м/км * 1/3600 часа/с = 55,6 м/с) в магнитном поле с индукцией 0,2 Тл. Нам не дан угол между векторами скорости и магнитной индукции, поэтому будем считать, что они перпендикулярны друг другу (θ = 90°).

Подставив эти значения в формулу Закона Лоренца, получаем:

F = (1,6 * 10^(-19) Кл) * (55,6 м/с) * (0,2 Тл) * sin(90°),

где 1,6 * 10^(-19) Кл - заряд электрона.

Вычислив это выражение, получаем:

F = 1,6 * 10^(-19) Кл * 55,6 м/с * 0,2 Тл = 1,77 * 10^(-18) Н.

Таким образом, сила, действующая на протон, составляет 1,77 * 10^(-18) Н.

Пример:
Какую силу ощущает электрон, движущийся в магнитном поле с индукцией 0,3 Тл со скоростью 1500 м/с?

Совет:
Чтобы лучше понять и запомнить Закон Лоренца, рекомендуется изучить векторное произведение, синус угла между векторами и его связь с величиной силы, а также разобраться с направлением силы, определяемое правилом левой руки.

Задача на проверку:
Протон движется в магнитном поле с индукцией 0,5 Тл со скоростью 300 м/с. Определите силу, действующую на протон, если заряд протона равен 1,6 * 10^(-19) Кл.

Тема: Сила Лоренца на заряженные частицы в магнитном поле

Инструкция: Сила Лоренца является силой, которая действует на заряженные частицы, движущиеся в магнитном поле. Она определяется согласно формуле: Фл = q * v * В * sin(α), где Фл - сила Лоренца, q - заряд частицы, v - скорость частицы, В - индукция магнитного поля, и α - угол между векторами скорости и индукции магнитного поля.

В данной задаче заряд протона q составляет e = 1,6 * 10^-19 Кл (кулон), скорость v равна 200 км/с, что равно 200000 м/с, и индукция магнитного поля B составляет 0,2 Тл (тесла).

Таким образом, для расчета силы Лоренца нам необходимо рассчитать sin(α) и подставить значения в формулу. Учитывая, что протон движется в плоскости, перпендикулярной вектору индукции магнитного поля, угол α между этими двумя векторами равен 90 градусов, а значит sin(α) = 1.

Теперь мы можем рассчитать силу Лоренца, используя формулу:

Фл = q * v * В * sin(α)
Фл = (1,6 * 10^-19 Кл) * (200000 м/с) * (0,2 Тл) * 1

Подсчитав это выражение, получим:
Фл = 6,4 * 10^-11 Н (ньютон).

Таким образом, сила Лоренца, действующая на протон, равна 6,4 * 10^-11 Н.

Например:
Узнайте силу Лоренца, действующую на протон, который движется со скоростью 150 м/с в магнитном поле с индукцией 0,3 Тл.

Совет:
Для лучшего понимания силы Лоренца и ее расчета, предлагается изучить правило левой руки, которое помогает определить направление этой силы на заряженную частицу в магнитном поле.

Практика:
Какая сила действует на электрон, движущийся со скоростью 3 * 10^6 м/с в магнитном поле с индукцией 0,5 Тл? Проведите расчет.