In einem bestimmten Raumbereich gibt es Homogene

In einem bestimmten Raumbereich wurden homogene elektrische und magnetische Felder entdeckt, deren Vektoren E und B gleichgerichtet sind. Es muss die Beschleunigung a bestimmt werden, mit der sich ein Elektron bewegt, wenn es mit der Geschwindigkeit V = 600 m/s in einem Winkel von 60° zu den Linien der Vektoren E und B in diese Felder eintritt, wenn E = 0,2 kV/ m, B = 20 mT.

Um dieses Problem zu lösen, verwenden wir das Lorentzsche Gesetz, das die Bewegung eines Teilchens in einem elektromagnetischen Feld beschreibt. Nach diesem Gesetz wirken auf ein geladenes Teilchen in einem elektromagnetischen Feld die Lorentzkraft und die Beschleunigung a, die sich aus der Formel ergeben:

a = F / m

Dabei ist F die Lorentzkraft und m die Teilchenmasse.

Die Lorentzkraft wird nach folgender Formel berechnet:

F = q * (E + v x B)

Dabei ist q die Ladung des Teilchens, E das elektrische Feld, B das magnetische Feld und v die Geschwindigkeit des Teilchens.

Das Vektorprodukt aus Geschwindigkeit und Magnetfeld lässt sich nach folgender Formel berechnen:

v x B = |v| * |B| * Sünde(n) * n

Dabei ist α der Winkel zwischen den Vektoren v und B und n ein Einheitsvektor senkrecht zur durch die Vektoren v und B gebildeten Ebene.

In diesem Problem sind die Vektoren E und B gleichgerichtet, sodass der Winkel α zwischen den Vektoren v und B 60° beträgt.

Jetzt können wir die Gleichung für die Teilchenbeschleunigung schreiben:

a = q * (E + |v| * |B| * sin(60°) * n) / m

Ersetzen wir die bekannten Werte:

a = 1,6 * 10^-19 Kl * (0,2 * 10^3 V/m + 600 m/s * 20 mT * sin(60°) * n) / 9,1 * 10^-31 kg

Lassen Sie uns den Sinus von 60° durch seinen Wert ausdrücken:

a = 1,6 * 10^-19 C * (0,2 * 10^3 V/m + 600 m/s * 20 mT * √3 / 2 * n) / 9,1 * 10^-31 kg

Da der Einheitsvektor n alles sein kann, stellen wir ihn in der Form n = (cos α, sin α, 0) dar, wobei α ein beliebiger Winkel ist. Dann:

a = 1,6 * 10^-19 C * (0,2 * 10^3 V/m + 600 m/s * 20 mT * √3 / 2 * sin α) / 9,1 * 10^-31 kg

Die Antwort ist der minimale Beschleunigungswert, da sich das Elektron entlang eines Kreisbogens mit dem Radius R = |v| bewegt / |B|, und die Lorentzkraft wird zum Mittelpunkt des Kreises gerichtet. Der minimale Beschleunigungswert wird bei sin α = -1 erreicht, dann gilt:

a = 1,6 * 10^-19 C * (0,2 * 10^3 V/m - 600 m/s * 20 mT * √3 / 2) / 9,1 * 10^-31 kg

a ≈ -2,69 * 10^14 m/s^2

So bewegt sich ein Elektron auf einem Kreisbogen mit einer Beschleunigung von -2,69 * 10^14 m/s^2, wenn es mit einer Geschwindigkeit von 600 m/s in einem Winkel von 60° in gleichmäßige elektrische und magnetische Felder fliegt Linien der Vektoren E und B und E = 0,2 kV/m, B = 20 mT. Die Ladung eines Elektrons beträgt 1,6 * 10^-19 C und seine Masse beträgt 9,1 * 10^-31 kg. Zur Lösung wurden das Lorentzsche Gesetz, die Formel für die Lorentzkraft und der Ausdruck für das Kreuzprodukt verwendet.

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Das Produkt enthält eine detaillierte Beschreibung eines Problems, bei dem es um gleichmäßige elektrische und magnetische Felder in einem bestimmten Raumbereich geht. Bei der Aufgabe ist es notwendig, die Beschleunigung eines Elektrons zu bestimmen, das in einem bestimmten Winkel in diese Felder fliegt, wenn die Werte der elektrischen und magnetischen Felder bekannt sind.

Die Lösung des Problems basiert auf der Anwendung des Lorentzschen Gesetzes, der Formel für die Lorentzkraft und dem Ausdruck für das Vektorprodukt. Alle in der Lösung verwendeten Formeln und Gesetze werden ausführlich beschrieben, sodass Sie die Prinzipien der Lösung des Problems verstehen und auf die Lösung anderer Probleme in diesem Bereich anwenden können.

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Die Lösung des Problems basiert auf der Anwendung des Lorentzschen Gesetzes, der Formel für die Lorentzkraft und dem Ausdruck für das Vektorprodukt. Alle in der Lösung verwendeten Formeln und Gesetze werden ausführlich beschrieben, sodass Sie die Prinzipien der Lösung des Problems verstehen und auf die Lösung anderer Probleme in diesem Bereich anwenden können.

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Die Lösung des Problems umfasst eine kurze Beschreibung des Sachverhalts, eine Auflistung der verwendeten Formeln und Gesetze, die Herleitung der Berechnungsformel und die Antwort auf die Frage des Problems. Wenn Sie Fragen zur Lösung des Problems haben, steht Ihnen der Verkäufer gerne zur Verfügung.


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