Для решения задачи сначала вспомним, что сила, действующая на заряд в магнитном поле, определяется по формуле:
\[ F = q \cdot v \cdot B \cdot \sin(\theta) \]
где:
- \( F \) - сила, действующая на заряд (в ньютонах),
- \( q \) - величина заряда (в кулонах),
- \( v \) - скорость заряда (в метрах в секунду),
- \( B \) - магнитная индукция (в теслах),
- \( \theta \) - угол между вектором скорости и вектором магнитного поля.
В данной задаче:
- Заряд \( q = 10^{-5} \) Кл (10 в минуту 5 степени, это 10 микрокулонов, или \( 10^{-5} \) Кл),
- Скорость \( v = 5 \) м/c,
- Магнитная индукция \( B = 2 \) Тл,
- Угол \( \theta = 90^\circ \), так как вектор скорости и вектор индукции магнитного поля перпендикулярны.
С учетом перпендикулярного расположения векторов, \(\sin(\theta) = \sin(90^\circ) = 1\). Подставим все известные значения в формулу:
\[ F = q \cdot v \cdot B \cdot \sin(90^\circ) \]
Теперь подставим значения:
\[ F = (10^{-5} \, \text{Кл}) \cdot (5 \, \text{м/с}) \cdot (2 \, \text{Тл}) \cdot 1 \]
\[ F = 10^{-5} \cdot 5 \cdot 2 \]
\[ F = 10^{-5} \cdot 10 = 10^{-4} \, \text{Н} \]
Теперь определим направление силы. Сила, действующая на заряд в магнитном поле, подчиняется правилу левой руки (для отрицательного заряда) или правой руки (для положительного), где:
- Большой палец указывает в направлении скорости,
- Указательный палец в направлении магнитного поля,
- Серединный палец будет указывать направление силы.
Раз заряд положительный, направим большой палец вправо (в сторону движения), указательный в направлении индукции магнитного поля, предположим, что оно направлено вверх. Тогда серединий палец укажет вперед, что означает, что сила будет действовать в плоскости перпендикулярной обоим указателям.
Таким образом, величина силы, действующей на заряд, составляет \( 10^{-4} \) Н, а направление — согласно правилу правой руки.