Для задачи с протоном, движущимся в однородном магнитном поле по окружности, и необходимости определить модуль импульса протона, зная магнитную индукцию и заряд протона, используем следующую логическую цепочку:
1. Дано:
- Заряд протона: \( q \)
- Магнитная индукция: \( B \)
- Радиус траектории: \( R \)
2. Что нужно найти:
- Модуль импульса протона \( p \)
3. Основные уравнения и принципы:
Когда протон движется в однородном магнитном поле по окружности, на него действует сила Лоренца:
\[ F = q v B \]
Это центростремительная сила, обеспечивающая движение по окружности:
\[ F = \frac{m v^2}{R} \]
где:
- \( m \) — масса протона
- \( v \) — скорость протона
4. Выражение скорости \( v \):
Приравниваем силы:
\[ q v B = \frac{m v^2}{R} \]
Решаем относительно \( v \):
\[ q B = \frac{m v}{R} \quad \Rightarrow \quad v = \frac{q B R}{m} \]
5. Импульс протона:
Модуль импульса \( p \) связан со скоростью следующим образом:
\[ p = m v \]
Подставляем выражение для \( v \):
\[ p = m \times \frac{q B R}{m} = q B R \]
6. Итоговая формула:
\[ \boxed{ p = q B R } \]
Это и есть искомая формула.
Объяснение:
Модуль импульса протона равен произведению его заряда, магнитной индукции и радиуса траектории движения. Эта формула легко запоминается и используется как в учебнике, так и в практике при анализе движений заряженных частиц в магнитных полях.