Elektron o  energii E=3,3*10-19 J wpada w jednorodne pole magnetyczne o indukcji B=8,3*10-8 T prostopadle do lini pola i porusza się po okręgu. Oblicz częstość kołową tego ruchu w ω[rad/s] (me-9,11*10-31kg)

Elektron o  energii E=3,3*10-19 J wpada w jednorodne pole magnetyczne o indukcji B=8,3*10-8 T prostopadle do lini pola i porusza się po okręgu. Oblicz częstość kołową tego ruchu w ω[rad/s] (me-9,11*10-31kg)
Odpowiedź

[latex]omega=frac{2pi}{T}[/latex] Wektor prędkości elektronu jest prostopadły do wektora indukcji pola magnetycznego, więc sinus kąta zawartymi pomiędzy tymi wektorami jest równy 1.  Okres T liczymy ze wzoru: [latex]v=frac{2pi r}{T} ightarrow T=frac{2pi r}{v}\ [/latex] Musimy odnaleźć iloraz r/v w tym celu posłużymy się faktem, że siła Lorentza stanowi siłę dośrodkową w ruchu po okręgu.  [latex]F_L=qvB\ F_d=frac{mv^2}{r}\ F_L=F_d\ qvBr=mv^2\ qBr=mv\ qB=frac{mv}{r}\ frac{qB}{m}=frac{v}{r}\ frac{r}{v}=frac{m}{qB}[/latex] Podstawiamy do wzoru na okres: [latex]T=frac{2pi m}{Bq}[/latex] Widzimy, że okres nie zależy od energii kinetycznej elektronu.  Otrzymany wzór na okres podstawiamy do wzoru na częstość kołową: [latex]omega=frac{2pi}{frac{2pi m}{Bq}}}=frac{2pi}{1}*frac{Bq}{2pi m}=underline{frac{ Bq}{m}}[/latex] Podstawiamy dane: [latex]omega=frac{8,3*10^{-8}T*1,602*10^{-19}C}{9,11*10^{-31}kg}=frac{13,2966*10^{-27}frac{rad*kg}{s}}{9,11*10^{-31}kg}approx 1,46*10^{4}frac{rad}{s}[/latex] Odp. Częstość kołowa ruchu elektronu wynosi 1,46*10^{4}rad/s. PS. Widzisz, więc, że elektron w ciągu sekundy wykonuje około 2324 okrążeń jest to ogromna liczba. Jednak elektron jest tak małą cząstką, że będą się liczyć również efekty kwantowe. Więc wykonując pomiary dla tak małej cząsteczki będziemy wpływać na jej stan, co spowoduje niepewności pomiarowe. 

Dodaj swoją odpowiedź