Физика (Магнетизм и оптика). Дарибазарон Э.Ч - 12 стр.

UptoLike

Рубрика: 

2
2
||
R
R
ve
p
m
π
π
=
Сократим на π
R и перепишем это выражение в виде:
vRep
m
||
2
1
=
(3)
В полученном выражении известной является ско-
рость электрона, которая связана с радиусом
R окружности,
по которой он движется, соотношением
R = mv/(QB)
(см. пример 6). Заменив
Q на |е|, найдем интересующую нас
скорость
v = |e|BR/m и подставим ее в формулу (3):
m
BRe
p
m
2
||
22
=
Убедимся в том, что правая часть равенства дает
единицу измерения магнитного момента (Ам
2
):
[
]
[]
[
]
[]
=
=
=
мА1кг1
Н1)Кл1(
кг1
)м1(Тл1)Кл1(
m
RBe
222
22
2
2
222
мА1
скгмА1
ммкгc)A1(
=
=
Произведем вычисления:
2
2122
31
2219
m
мnА03,7
мА1003,7мА
101,92
)05,0(2,0)106,1(
p
=
==
=
Пример 8. Электрон движется в однородном маг-
нитном поле (
В = 10 мТл) по винтовой линии, радиус R ко-
торой равен 1 см и шаг
h = 6 см. Определить период T об-
ращения электрона и его скорость
v.
Решение. Электрон будет двигаться по винтовой ли-
нии, если он влетает в однородное магнитное поле под не-
которым углом (α π/2)к линиям магнитной индукции.
Разложим, как это показано на рис.11, скорость
v электрона
на две составляющие: параллельную вектору,
v
||
, и перпен-
дикулярную ему,
v
. Скорость v
||
в магнитном поле не изме-
няется и обеспечивает перемещение электрона вдоль сило-
вой линии. Скорость
v
в результате действия силы Лоренца
будет изменяться только по направлению (
л
F
r
v
r
) (в от-
сутствие параллельной составляющей,
v
||
= 0, движение
электрона происходило бы по окружности в плоскости,
перпендикулярной линиям индукции). Таким образом, элек-
трон будет участвовать одновременно в двух движениях:
равномерном перемещении со скоростью
v
||
и равномерном
движении по окружности со скоростью
v
.
Период обращения электрона связан с перпендику-
лярной составляющей скорости соотношением:
=
vRT /2
π
(1)
Найдем отношение
R/v
. Для этого воспользуемся
тем, что сила Лоренца сообщает электрону нормальное ус-
корение
a
n
= v
2
/R. Согласно второму закону Ньютона
можно написать
Рис.11.
                                                                                                  (1A) 2 ⋅ c 2 ⋅ кг ⋅ м ⋅ м 2
                                                                                              =                       2
                                                                                                                                = 1А ⋅ м 2
                                                                                                      1А ⋅ м ⋅ кг ⋅ с
                                                                              Произведем вычисления:
                                                                              (1,6 ⋅ 10 −19 ) 2 ⋅ 0,2 ⋅ (0,05) 2
                                                                         pm =                       − 31
                                                                                                                 А ⋅ м 2 = 7,03 ⋅ 10 −12 А ⋅ м 2 =
                                                                                       2 ⋅ 9,1 ⋅ 10
                                                                         = 7,03nА ⋅ м 2

                                                                               Пример 8. Электрон движется в однородном маг-
                                                                        нитном поле (В = 10 мТл) по винтовой линии, радиус R ко-
                                                                        торой равен 1 см и шаг h = 6 см. Определить период T об-
                                                                        ращения электрона и его скорость v.
                                                                               Решение. Электрон будет двигаться по винтовой ли-
                                 Рис.11.                                нии, если он влетает в однородное магнитное поле под не-
                                     |e|v 2                             которым углом (α ≠ π/2)к линиям магнитной индукции.
                              pm =         πR                           Разложим, как это показано на рис.11, скорость v электрона
                                      2πR                               на две составляющие: параллельную вектору, v||, и перпен-
Сократим на πR и перепишем это выражение в виде:                        дикулярную ему, v⊥. Скорость v|| в магнитном поле не изме-
                                 1                                      няется и обеспечивает перемещение электрона вдоль сило-
                         pm = | e | vR                            (3)
                                 2                                      вой линии. Скорость v⊥ в результате действия силы Лоренца
       В полученном выражении известной является ско-                                                                r r
                                                                        будет изменяться только по направлению ( Fл ⊥ v ⊥ ) (в от-
рость электрона, которая связана с радиусом R окружности,
по которой он движется, соотношением                     R = mv/(QB)    сутствие параллельной составляющей, v|| = 0, движение
(см. пример 6). Заменив Q на |е|, найдем интересующую нас               электрона происходило бы по окружности в плоскости,
скорость v = |e|BR/m и подставим ее в формулу (3):                      перпендикулярной линиям индукции). Таким образом, элек-
                                                                        трон будет участвовать одновременно в двух движениях:
                                    | e2 | BR 2
                              pm =                                      равномерном перемещении со скоростью v|| и равномерном
                                        2m                              движении по окружности со скоростью v⊥ .
       Убедимся в том, что правая часть равенства дает                         Период обращения электрона связан с перпендику-
единицу измерения магнитного момента (А⋅м2):                            лярной составляющей скорости соотношением:
        [ ] [ ]
        e 2 [B] R 2
                    =
                      (1Кл) 2 ⋅ 1Тл ⋅ (1м) 2 (1Кл) 2 ⋅ 1Н
                                            =                =
                                                                                               T = 2πR / v⊥                     (1)
            [m]                1кг              1кг ⋅ 1А ⋅ м                   Найдем отношение R/v⊥ . Для этого воспользуемся
                                                                        тем, что сила Лоренца сообщает электрону нормальное ус-
                                                                        корение an = v⊥2 /R. Согласно второму закону Ньютона
                                                                        можно написать