Một hạt electron với vận tốc ban đầu bằng không, được tăng tốc qua một hiệu điện thế 400 V. Tiếp đó, nó được dẫn vào một miền từ trường với véctơ cảm ứng từ vuông góc với véctơ vận tốc của electron. Quỹ đạo của electron là một đường tròn bán kính R = 7 cm. Độ lớn cảm ứng từ là
Độ biến thiên động năng bằng công ngoại lực
Vận tốc của electron thu được khi tăng tốc bằng hiệu điện thế U là :
\(\frac{1}{2}{{m}_{e}}{{v}^{2}}=|e|U\Rightarrow \frac{1}{2}{{.9,1.10}^{-31}}.{{v}^{2}}={{1,6.10}^{-19}}.400\Rightarrow v={{1,186.10}^{7}}m/s\)
Khi electron đi vào từ trường đều, lực Lorenxo đóng vai trò là lực hướng tâm
\(|e|vB=\frac{{{m}_{e}}{{v}^{2}}}{r}\Rightarrow {{1,6.10}^{-19}}{{.1,186.10}^{7}}.B=\frac{{{9,1.10}^{-31}}.{{({{1,186.10}^{7}})}^{2}}}{0,07}\Rightarrow B=\) 9,6.10-4 = 0,96.10-3T
Hai điện tích \({q_1} = 10\,\,\mu C\) và điện tích \({q_2}\) bay cùng hướng, cùng vận tốc vào một từ trường đều. Lực Lorenxơ tác dụng lần lượt lên \({q_1}\) và \({q_2}\) là \({2.10^{ - 8}}\,\,N\) và \({5.10^{ - 8}}\,\,N\) . Độ lớn của điện tích \({q_2}\) là
Lực Lo-ren-xơ tác dụng lên điện tích là:
\(\begin{array}{l}F = \left| q \right|vB\sin \alpha \Rightarrow F \sim \left| q \right| \Rightarrow \frac{{{F_1}}}{{{F_2}}} = \frac{{\left| {{q_1}} \right|}}{{\left| {{q_2}} \right|}}\\ \Rightarrow \left| {{q_2}} \right| = \frac{{{F_2}}}{{{F_1}}}.\left| {{q_1}} \right| = \frac{{{{5.10}^{ - 8}}}}{{{{2.10}^{ - 8}}}}{.10.10^{ - 6}} = {25.10^{ - 6}}\,\,\left( C \right) = 25\,\,\left( {\mu C} \right)\end{array}\)
Hạt \(\alpha \) có khối lượng \(m = 6,{67.10^{ - 27}}\,\,\left( {kg} \right)\), điện tích \(q = 3,{2.10^{ - 19}}\,\,\left( C \right)\). Xét một hạt \(\alpha \) có vận tốc ban đầu không đáng kể được tăng tốc bởi một hiệu điện thế \(U = {10^6}\,\,\left( V \right)\). Sau khi được tăng tốc nó bay vào vùng không gian có từ trường đều \(B = 1,8\,\,\left( T \right)\) theo hướng vuông góc với đường sức từ. Lực Lorenxơ tác dụng lên hạt có độ lớn là
Áp dụng định lí biến thiên động năng, ta có:
\(\begin{array}{l}A = {W_{ds}} - {W_{dt}} = {W_{ds}} \Rightarrow \left| q \right|U = \dfrac{1}{2}m{v^2}\\ \Rightarrow v = \sqrt {\dfrac{{2\left| q \right|U}}{m}} = \sqrt {\dfrac{{2.3,{{2.10}^{ - 19}}{{.10}^6}}}{{6,{{67.10}^{ - 27}}}}} \approx 9,{8.10^6}\,\,\left( {m/s} \right)\end{array}\)
Lực Lo-ren-xơ tác dụng lên hạt \(\alpha \) là:
\({f_L} = \left| q \right|vB\sin \alpha = 3,{2.10^{ - 19}}.9,{8.10^6}.1,8.\sin {90^0} = 5,{64.10^{ - 12}}\,\,\left( N \right)\)
