Когда электрон и протон попадают в магнитное поле под углом 90° к вектору магнитной индукции с одинаковыми начальными скоростями, их движения будут описываться круговыми траекториями. Для понимания радиусов этих траекторий следует воспользоваться формулой для радиуса круга, по которому движется заряженная частица в магнитном поле:
\[ R = \frac{mv}{qB} \]
где:
- \( R \) — радиус окружности,
- \( m \) — масса частицы,
- \( v \) — скорость частицы,
- \( q \) — заряд частицы,
- \( B \) — магнитная индукция.
Теперь сравним радиусы окружностей для электрона и протона.
Массы частиц:
- Масса электрона \( m_e \approx 9.11 \times 10^{-31} \) кг.
- Масса протона \( m_p \approx 1.67 \times 10^{-27} \) кг.
Заряд частиц:
- Заряд электрона \( q_e \approx -1.6 \times 10^{-19} \) Кл.
- Заряд протона \( q_p \approx +1.6 \times 10^{-19} \) Кл.
Параметры:
- Скорости \( v \) и магнитная индукция \( B \) одинаковы для обеих частиц.
Теперь подставим значения в формулу радиуса:
Для электрона: \[ R_e = \frac{m_e v}{|q_e| B} \]
Для протона: \[ R_p = \frac{m_p v}{|q_p| B} \]
Теперь можем провести сравнение частей:
Поскольку масса протона значительно больше массы электрона (\( m_p \gg m_e \)) и заряд у них одинаковый по модулю (\( |q_p| = |q_e| \)), получается, что радиус окружности для протона будет больше, чем для электрона.
Таким образом, мы можем заключить:
Радиус окружности для протона больше радиуса окружности для электрона.
Это связано с тем, что протон имеет большую массу, что приводит к большему радиусу траектории при одинаковых начальных условиях.