ID: 00015328
В однородном магнитном поле с индукцией B = 1{,}67 \cdot 10^{-5} Тл протон движется перпендикулярно вектору индукции \vec{B} со скоростью v = 8 км/с. Определите радиус траектории протона.
Источник: ФИПИ
Протон влетает поперёк линий поля, поэтому на него действует сила Лоренца, всегда перпендикулярная скорости. Такая сила не меняет модуль скорости, а лишь закручивает протон — он идёт по окружности. Значит, сила Лоренца играет роль центростремительной силы. Приравняем их и выразим радиус.
Сила Лоренца для скорости, перпендикулярной полю: F = qvB. Она удерживает протон на окружности радиуса R, то есть равна центростремительной силе \dfrac{mv^2}{R}:
qvB = \frac{mv^2}{R}.
Сократим на v и выразим R — обрати внимание, как уходит лишняя скорость:
R = \frac{mv}{qB}.
Масса протона m = 1{,}67 \cdot 10^{-27} кг, заряд q = 1{,}6 \cdot 10^{-19} Кл, скорость v = 8000 м/с:
R = \frac{1{,}67 \cdot 10^{-27} \cdot 8000}{1{,}6 \cdot 10^{-19} \cdot 1{,}67 \cdot 10^{-5}} = 5\ \text{м}.
Ответ: R = 5 м.
R = 5 м