Две пылинки массами m1 = m2 = 8,0 · 10^(-14) кг, заряды которых q1 = q2 = 1,0 · 10^(-10) Кл, движутся в вакууме в однородном магнитном поле, индукция которого перпендикулярна их скорости. Расстояние l = 200 см между пылинками остается постоянным. Модули скоростей пылинок v1 = v2 = 25 м/с, их направления противоположны в любой момент времени. Чему равен модуль индукции магнитного поля B?
Физика 11 класс Электромагнетизм магнитное поле индукция физика 11 класс силы Лоренца движение зарядов пылинки расчёт магнитного поля Новый
Для решения данной задачи необходимо использовать закон Лоренца, который описывает силу, действующую на заряд, движущийся в магнитном поле. Сила, действующая на заряд q, движущийся со скоростью v в магнитном поле с индукцией B, рассчитывается по формуле:
F = q * v * B
В нашем случае у нас есть две пылинки с одинаковыми массами и зарядами, которые движутся в противоположных направлениях с одинаковой скоростью. Это означает, что на каждую пылинку будет действовать сила, направленная в одну сторону, а на другую — в противоположную. Силы будут равны по модулю, так как массы и заряды одинаковы.
Сначала найдем значение силы, действующей на пылинки. Для этого нужно учесть, что они находятся на расстоянии l = 200 см = 2 м друг от друга и взаимодействуют через электростатическую силу. Сила взаимодействия между двумя зарядами рассчитывается по формуле:
F_e = (k * |q1 * q2|) / r^2
где k = 8,99 × 10^9 Н·м²/Кл² — электростатическая постоянная, |q1| и |q2| — модули зарядов, r — расстояние между зарядами.
Подставим известные значения:
Тогда сила взаимодействия будет:
F_e = (8,99 × 10^9 Н·м²/Кл² * (1,0 × 10^(-10) Кл)²) / (2 м)²
Теперь посчитаем:
Теперь мы знаем, что на каждую пылинку действует сила F_e = 2,2475 × 10^(-11) Н. Эта сила должна быть равна магнитной силе, действующей на пылинку, то есть:
F = q * v * B
Подставим известные значения:
Тогда:
2,2475 × 10^(-11) Н = (1,0 × 10^(-10) Кл) * (25 м/с) * B
Теперь найдем B:
B = 2,2475 × 10^(-11) Н / (1,0 × 10^(-10) Кл * 25 м/с)
Вычислим знаменатель:
Теперь делим:
B = 2,2475 × 10^(-11) Н / 2,5 × 10^(-9) Кл·м/с = 0,00899 Тл.
Таким образом, модуль индукции магнитного поля B равен:
B = 0,00899 Тл