Чтобы определить модуль и направление силы, действующей на заряд \( q \), который движется в магнитном поле, мы можем воспользоваться формулой для магнитной силы:
\[ F = q \cdot v \cdot B \cdot \sin(\alpha) \]
где:
- \( F \) — магнитная сила,
- \( q \) — заряд (в данном случае \( q = 2 \times 10^{-5} \) Кл),
- \( v \) — скорость (в данном случае \( v = 5 \) м/с),
- \( B \) — магнитная индукция (в данном случае \( B = 2 \) Тл),
- \( \alpha \) — угол между вектором скорости и вектором магнитной индукции (в данном случае \( \alpha = 45^\circ \)).
Шаг 1: Подставим известные значения в формулу
Сначала можно найти значение \( \sin(45^\circ) \), которое равно \( \frac{\sqrt{2}}{2} \). Теперь подставим все известные данные в формулу:
\[ F = (2 \times 10^{-5} \, \text{Кл}) \cdot (5 \, \text{м/с}) \cdot (2 \, \text{Тл}) \cdot \sin(45^\circ) \]
\[ F = (2 \times 10^{-5}) \cdot 5 \cdot 2 \cdot \frac{\sqrt{2}}{2} \]
Шаг 2: Упростим выражение
Сначала упростим \( 5 \cdot 2 \):
\[ 5 \cdot 2 = 10 \]
Теперь можно упростить:
\[ F = (2 \times 10^{-5}) \cdot 10 \cdot \frac{\sqrt{2}}{2} = (2 \times 10^{-5} \cdot 5 \sqrt{2}) = (1 \times 10^{-4}) \cdot \sqrt{2} \]
Шаг 3: Вычислим значение
Теперь можем вычислить модуль силы \( F \). Приблизительно:
\(\sqrt{2} \approx 1.414\):
\[ F \approx (1 \times 10^{-4}) \cdot 1.414 \approx 1.414 \times 10^{-4} \, \text{Н} \]
Шаг 4: Определяем направление силы
Для определения направления магнитной силы, можно использовать правило левостороннего ладони (для положительных зарядов):
- Большой палец указывает направление скорости \( v \),
- Указательный палец указывает направление магнитной индукции \( B \),
- Средний палец (перпендикулярно первым двум) указывает направление магнитной силы \( F \).
Ответ
Таким образом, модуль силы \( F \) приблизительно равен \( 1.414 \times 10^{-4} \, \text{Н} \), а направление силы можно определить с помощью правила левой руки. Если воспользоваться данной схемой с учётом угла 45°, то сила будет направлена перпендикулярно плоскости, образованной векторами скорости и магнитной индукции.