На рисунке 291 показано, что направление тока в катушке указано стрелками. Для определения, где расположены северный и южный полюсы катушки, мы можем использовать правило левой руки, также известное как правило "булавка в компасе".
Правило левой руки гласит, что если вы протянете свой большой и указательный пальцы левой руки, а остальные пальцы закроются наружу, то большой палец покажет направление тока, а указательный палец - направление магнитного поля.
В данном случае, если мы приложим ладонь левой руки к рисунку так, чтобы большой палец указывал в сторону стрелок на катушке, то указательный палец будет указывать на северный полюс катушки, а остальные пальцы будут указывать на южный полюс катушки.
Таким образом, северный полюс катушки будет расположен на верхней части катушки согласно рисунку 291, а южный полюс - на нижней части катушки.
Для решения данной задачи, нам понадобятся понятия из физики, такие как магнитное поле и силовые линии, а также формула для определения круговой частоты.
Магнитное поле — это область вокруг магнита или проводника, где происходят взаимодействия с другими магнитами или проводниками. В данной задаче, электрон движется в магнитном поле с индукцией 1 Тл. Индукция магнитного поля обозначается буквой B и измеряется в Теслах (Тл).
Силовые линии — это мнимые линии, которые изображают направление и интенсивность магнитного поля в пространстве. Они всегда касаются нескольких полей и показывают направление силы, действующей на заряд или магнитный момент.
Круговая частота вращения (ω) — это физическая величина, которая показывает, с какой угловой скоростью происходит вращение тела или частицы. Она обозначается буквой ω и измеряется в радианах в секунду (рад/с).
Для определения круговой частоты вращения электрона на орбите, мы должны использовать формулу, которая связывает круговую частоту (ω) со скоростью (v) и радиусом орбиты (r):
ω = v / r, где:
ω - круговая частота вращения (рад/с),
v - скорость электрона (м/с),
r - радиус орбиты (м).
В нашем случае, можно заметить, что электрон движется перпендикулярно силовым линиям магнитного поля. Таким образом, сила, действующая на электрон, будет направлена к центру окружности, что приведет к его вращению по круговой орбите.
Исходя из этой информации, мы можем сказать, что электрон движется по круговой орбите в магнитном поле с индукцией 1 Тл и скоростью 3*10^7 м/с.
Теперь, чтобы решить задачу, нам нужно найти радиус орбиты электрона. Для этого воспользуемся формулой для центростремительного ускорения:
a = v^2 / r, где:
а - центростремительное ускорение (м/с^2),
v - скорость электрона (м/с),
r - радиус орбиты (м).
Мы знаем, что центростремительное ускорение является результатом действия силы магнитного поля на заряд электрона, поэтому мы можем записать:
a = (e * v * B) / m, где:
е - элементарный заряд (1,60219 * 10^-19 Кл),
v - скорость электрона (м/с),
В - индукция магнитного поля (Тл),
m - масса электрона (9,10938356 * 10^-31 кг).
Теперь мы можем выразить радиус орбиты, подставив данную формулу для центростремительного ускорения в формулу для круговой частоты:
ω = v / r
r = v / ω
r = m * v / (e * B)
В данной задаче, v = 3*10^7 м/с и B = 1 Тл, поэтому:
r = (9,10938356 * 10^-31 кг * 3 * 10^7 м/с) / (1,60219 * 10^-19 Кл * 1 Тл)
Произведение числителей равно 2,73281516768 * 10^-23 и произведение знаменателей равно 1,60219 * 10^-19, поэтому:
r = (2,73281516768 * 10^-23) / (1,60219 * 10^-19)
Деление двух чисел даёт значение 0,17098.
Таким образом, радиус орбиты электрона составляет примерно 0,17098 м.
Теперь, когда у нас есть радиус орбиты, мы можем найти круговую частоту вращения, используя формулу:
ω = v / r
Подставим значения:
ω = (3 * 10^7) / 0,17098
Деление двух чисел даёт значение 175 419 105,64 рад/с.
Итак, круговая частота вращения электрона на орбите составляет около 175 419 105,64 рад/с.
Резюмируя наше решение, мы использовали понятия магнитного поля, силовых линий и круговой частоты вращения, а также привели формулы для определения радиуса орбиты и круговой частоты. Мы пошагово вывели значения и объяснили каждый шаг, чтобы ответ был понятен школьнику.
Правило левой руки гласит, что если вы протянете свой большой и указательный пальцы левой руки, а остальные пальцы закроются наружу, то большой палец покажет направление тока, а указательный палец - направление магнитного поля.
В данном случае, если мы приложим ладонь левой руки к рисунку так, чтобы большой палец указывал в сторону стрелок на катушке, то указательный палец будет указывать на северный полюс катушки, а остальные пальцы будут указывать на южный полюс катушки.
Таким образом, северный полюс катушки будет расположен на верхней части катушки согласно рисунку 291, а южный полюс - на нижней части катушки.
Магнитное поле — это область вокруг магнита или проводника, где происходят взаимодействия с другими магнитами или проводниками. В данной задаче, электрон движется в магнитном поле с индукцией 1 Тл. Индукция магнитного поля обозначается буквой B и измеряется в Теслах (Тл).
Силовые линии — это мнимые линии, которые изображают направление и интенсивность магнитного поля в пространстве. Они всегда касаются нескольких полей и показывают направление силы, действующей на заряд или магнитный момент.
Круговая частота вращения (ω) — это физическая величина, которая показывает, с какой угловой скоростью происходит вращение тела или частицы. Она обозначается буквой ω и измеряется в радианах в секунду (рад/с).
Для определения круговой частоты вращения электрона на орбите, мы должны использовать формулу, которая связывает круговую частоту (ω) со скоростью (v) и радиусом орбиты (r):
ω = v / r, где:
ω - круговая частота вращения (рад/с),
v - скорость электрона (м/с),
r - радиус орбиты (м).
В нашем случае, можно заметить, что электрон движется перпендикулярно силовым линиям магнитного поля. Таким образом, сила, действующая на электрон, будет направлена к центру окружности, что приведет к его вращению по круговой орбите.
Исходя из этой информации, мы можем сказать, что электрон движется по круговой орбите в магнитном поле с индукцией 1 Тл и скоростью 3*10^7 м/с.
Теперь, чтобы решить задачу, нам нужно найти радиус орбиты электрона. Для этого воспользуемся формулой для центростремительного ускорения:
a = v^2 / r, где:
а - центростремительное ускорение (м/с^2),
v - скорость электрона (м/с),
r - радиус орбиты (м).
Мы знаем, что центростремительное ускорение является результатом действия силы магнитного поля на заряд электрона, поэтому мы можем записать:
a = (e * v * B) / m, где:
е - элементарный заряд (1,60219 * 10^-19 Кл),
v - скорость электрона (м/с),
В - индукция магнитного поля (Тл),
m - масса электрона (9,10938356 * 10^-31 кг).
Теперь мы можем выразить радиус орбиты, подставив данную формулу для центростремительного ускорения в формулу для круговой частоты:
ω = v / r
r = v / ω
r = m * v / (e * B)
В данной задаче, v = 3*10^7 м/с и B = 1 Тл, поэтому:
r = (9,10938356 * 10^-31 кг * 3 * 10^7 м/с) / (1,60219 * 10^-19 Кл * 1 Тл)
Произведение числителей равно 2,73281516768 * 10^-23 и произведение знаменателей равно 1,60219 * 10^-19, поэтому:
r = (2,73281516768 * 10^-23) / (1,60219 * 10^-19)
Деление двух чисел даёт значение 0,17098.
Таким образом, радиус орбиты электрона составляет примерно 0,17098 м.
Теперь, когда у нас есть радиус орбиты, мы можем найти круговую частоту вращения, используя формулу:
ω = v / r
Подставим значения:
ω = (3 * 10^7) / 0,17098
Деление двух чисел даёт значение 175 419 105,64 рад/с.
Итак, круговая частота вращения электрона на орбите составляет около 175 419 105,64 рад/с.
Резюмируя наше решение, мы использовали понятия магнитного поля, силовых линий и круговой частоты вращения, а также привели формулы для определения радиуса орбиты и круговой частоты. Мы пошагово вывели значения и объяснили каждый шаг, чтобы ответ был понятен школьнику.