Какова величина тормозящей разности потенциалов, когда протон, имеющий отношение заряда к массе 10^8 кл/кг, движется

Тема урока: Электромагнитное торможение протона в электрическом поле

Пояснение:
Для расчета тормозящей разности потенциалов (разности напряжений) в данной задаче, мы должны использовать законы электромагнитной индукции и движения заряженных частиц в магнитном поле.

Для начала, мы можем использовать формулу для радиуса орбиты в магнитном поле:

r = m*v/(q*B),

где r - радиус орбиты, m - масса протона, v - его скорость, q - его заряд, B - индукция магнитного поля.

Из этой формулы, мы можем выразить скорость протона:

v = (r*q*B)/m.

Зная, что протон движется в магнитном поле по окружности радиусом 10 см и имеет отношение заряда к массе 10^8 кл/кг, мы можем подставить значения и рассчитать скорость.

Далее, мы можем использовать формулу для работы электрического поля:

W = q*ΔV,

где W - работа электрического поля, q - заряд протона, ΔV - разность потенциалов.

В данной задаче протон тормозится полностью электрическим полем, поэтому работа электрического поля должна быть равна изменению кинетической энергии протона:

W = ΔE.

Мы можем использовать выражение для кинетической энергии:

ΔE = (1/2)*m*v^2.

Из этих формул, мы можем выразить тормозящую разность потенциалов:

ΔV = 2*W/q = 2*ΔE/q = m*v^2/(q*B).

Подставьте соответствующие значения и выполните необходимые вычисления, чтобы найти тормозящую разность потенциалов.

Доп. материал:
Дано:
m = 10^-8 кг (отношение заряда к массе протона),
q = 1,6*10^-19 Кл (заряд протона),
r = 10 см = 0,1 м (радиус орбиты),
B = 0,01 Тл (индукция магнитного поля).

Используя формулу r = m*v/(q*B), найдем скорость протона:
v = (r*q*B)/m = (0,1*1,6*10^-19*0,01)/10^-8 ≈ 1,6*10^2 м/с.

Теперь, используя формулу ΔV = m*v^2/(q*B), найдем тормозящую разность потенциалов:
ΔV = (10^-8*(1,6*10^2)^2)/(1,6*10^-19*0,01) = 160 В.

Таким образом, величина тормозящей разности потенциалов составляет 160 В.

Совет:
Для более легкого понимания данной темы, рекомендуется внимательно изучить основы законов электромагнитной индукции и движения заряженных частиц в магнитных и электрических полях. Также полезно знать формулы и уметь применять их для решения задач данного типа.

Упражнение:
Протон движется в магнитном поле с индукцией 0,02 Тл по окружности радиусом 15 см. Если отношение заряда протона к его массе равно 10^9 кл/кг, какова будет тормозящая разность потенциалов, когда протон полностью тормозится электрическим полем? (Ответ округлите до ближайшего целого числа).