Чтобы найти радиус окружности, по которой движется электрон в однородном магнитном поле, и период его обращения, воспользуемся формулами, связанными с движением заряженных частиц в магнитном поле.
- Радиус окружности: Формула для радиуса окружности, по которой движется заряженная частица в магнитном поле, выглядит так:
\[ r = \frac{mv}{qB} \]
где:
- \( m \) — масса электрона (примерно \( 9.11 \times 10^{-31} \) кг),
- \( v \) — скорость электрона (20 000 км/с = \( 20 000 \times 10^3 \) м/с = \( 2 \times 10^7 \) м/с),
- \( q \) — заряд электрона (примерно \( 1.6 \times 10^{-19} \) Кл),
- \( B \) — магнитная индукция (50 мТл = \( 50 \times 10^{-3} \) Тл).
Теперь подставим эти значения в формулу:
\[ r = \frac{(9.11 \times 10^{-31} \text{ кг}) \cdot (2 \times 10^7 \text{ м/с})}{(1.6 \times 10^{-19} \text{ Кл}) \cdot (50 \times 10^{-3} \text{ Тл})} \]
Теперь вычислим числитель и знаменатель:
Числитель:
\[ 9.11 \times 10^{-31} \cdot 2 \times 10^7 \approx 1.822 \times 10^{-23} \text{ кг м/с} \]
Знаменатель:
\[ 1.6 \times 10^{-19} \cdot 50 \times 10^{-3} \approx 8 \times 10^{-21} \]
Теперь подставим в формулу радиуса:
\[ r \approx \frac{1.822 \times 10^{-23}}{8 \times 10^{-21}} \approx 0.0228 \text{ м} = 2.28 \text{ см} \]
- Период обращения: Период обращения электрона в магнитном поле можно найти по формуле:
\[ T = \frac{2\pi r}{v} \]
Подставим найденное значение радиуса и скорость:
\[ T = \frac{2\pi \cdot 0.0228}{2 \times 10^7} \]
Вычисляем:
\[ T \approx \frac{0.143 \text{ м}}{2 \times 10^7 \text{ м/с}} \approx 7.15 \times 10^{-9} \text{ с} \approx 7.15 \text{ нс} \]
Таким образом, радиус окружности, по которой будет двигаться электрон, составляет примерно 2.28 см, а период его обращения — около 7.15 нс.