Задача сводится к равновесию сил так, чтобы движение было по прямой и с постоянной скоростью (без изгиба). Для заряда q в полях E и B сила Лоренца:
F = q (E + v × B).
Условие прямолинейного движения с постоянной скоростью требует нулевой силы вдоль направления скорости, то есть F = 0. Тогда:
E + v × B = 0
или
v × B = -E.
Решим это уравнение относительно v. Перемножим обе стороны через B:
(v × B) × B = - (E × B).
Используем тождество тройного произведения:
(A × B) × B = B (A · B) - B^2 A.
Так как направление v перпендикулярно B (условие задачи: скорость перпендикулярна обоим полям), скалярное произведение v · B = 0, и получаем:
следовательно
v = (E × B) / B^2.
Модуль скорости:
|v| = |E × B| / B^2 = (E B sinθ) / B^2 = E sinθ / B,
где θ — угол между E и B. Если поля взаимно перпендикулярны (θ = 90°), то sinθ = 1 и
|v| = E / B.
Дано:
- E = 300 кВ/м = 3 · 10^5 В/м
- B = 0,3 Т
- если E ⟂ B, то скорость по модулю будет
|v| = E / B = (3 · 10^5) / 0,3 = 1 · 10^6 м/с.
Ответ: скорость равна примерно 1 000 000 м/с (при условии, что E и B перпендикулярны). Направление скорости получается как направление вектора E × B (для положительного заряда). Если угол между E и B отличный от 90°, используйте общую формулу |v| = E sinθ / B.