Задача по физике связанная с магнитным полем

Для решения задачи о движении заряженной частицы в магнитном поле, мы можем использовать формулы, связанные с движением в магнитном поле.

1. Сила Лоренца:
Сила, действующая на заряженную частицу в магнитном поле, описывается формулой:

F = q ⋅ (V × B)


Поскольку вектор скорости перпендикулярен вектору магнитной индукции, сила будет направлена перпендикулярно и будет вызывать круговое движение частицы.

2. Центростремительное ускорение:
Центростремительное ускорение a_c частицы можно выразить через радиус R её круговой траектории:

a_c = V² / R


Сила Лоренца также равна:

F = m ⋅ a_c


Подставляя выражение для силы Лоренца, получаем:

q ⋅ V ⋅ B = m ⋅ V² / R


3. Выразим радиус R:
Учитывая, что q/m = 0.1 Кл/кг, можно выразить радиус:

R = m ⋅ V / q ⋅ B


Подставим q/m = 0.1 :

R = V / (q/m) ⋅ B = V / 0.1 ⋅ B


Подставляем значения V = 1 м/с и B = 1 Тл:

R = 1 / 0.1 ⋅ 1 = 10 м


4. Определим угол поворота:
Теперь, когда частица выходит из магнитного поля, она будет двигаться по касательной к окружности в точке выхода. Угол поворота зависит от длины пути L = 1 м и радиуса R = 10 м.

Длина дуги s на окружности радиуса R соответствует углу поворота φ :

s = R ⋅ φ


Из этого выражения можно найти угол:

φ = s / R = L / R = 1 / 10 = 0.1 рад


5. Перевод в градусы:
Переведем радианы в градусы:

0.1 рад = 0.1 ⋅ 180 / π ≈ 5.73^\circ


Таким образом, угол изменения направления вектора скорости частицы после выхода из магнитного поля составляет примерно 5.73^\circ .