№ 4. Протон движется в однородном магнитном поле с индукцией 5 мТл со скоростью 10 000 км/с, направленной перпендикулярно линиям магнитной индукции. Определите силу, действующую на протон.

Решение:

Сила, действующая на заряженную частицу в магнитном поле (сила Лоренца), определяется по формуле:

• F = q * v * B * sin(α)

Где:

• F — сила Лоренца (то, что нужно найти).
• q — заряд протона. Заряд протона равен элементарному заряду e ≈ 1,6 × 10-19 Кл.
• v — скорость протона (10 000 км/с).
• B — индукция магнитного поля (5 мТл).
• α — угол между скоростью частицы и линиями магнитной индукции.

Важно:

• Скорость нужно перевести из км/с в м/с: 10 000 км/с = 10 000 * 1000 м/с = 10⁷ м/с.
• Индукцию магнитного поля нужно перевести из миллитесла (мТл) в тесла (Тл): 5 мТл = 5 × 10^-3 Тл.
• Так как скорость направлена перпендикулярно линиям индукции, угол α равен 90°, а sin(90°) = 1.

Подставляем значения в формулу:

• F = (1,6 × 10-19 Кл) * (107 м/с) * (5 × 10-3 Тл) * 1
• F = 1,6 * 5 * 10(-19 + 7 - 3) Н
• F = 8 * 10-15 Н

Ответ: Сила, действующая на протон, равна 8 × 10^-15 Н.