Чтобы определить индукцию магнитного поля, в котором электрон движется по окружности, можно использовать известную формулу, связывающую радиус траектории, скорость частицы, её заряд и индукцию магнитного поля.
Когда заряженная частица движется в однородном магнитном поле, перпендикулярно линиям индукции, на неё действует сила Лоренца, которая в данном случае будет центростремительной силой, заставляющей частицу двигаться по окружности. Формула для силы Лоренца имеет вид:
[ F = qvB ]
где ( F ) — сила Лоренца, ( q ) — заряд частицы, ( v ) — скорость частицы, ( B ) — магнитная индукция.
Центростремительная сила, необходимая для движения по окружности, определяется как:
[ F = \frac{mv^2}{r} ]
где ( m ) — масса частицы, ( v ) — скорость, ( r ) — радиус окружности.
Приравнивая силу Лоренца к центростремительной силе, получаем:
[ qvB = \frac{mv^2}{r} ]
Отсюда можно выразить магнитную индукцию ( B ):
[ B = \frac{mv}{qr} ]
Теперь подставим известные значения для электрона:
- Заряд электрона ( q = 1.6 \times 10^{-19} ) Кл
- Масса электрона ( m = 9.11 \times 10^{-31} ) кг
- Скорость ( v = 10^7 ) м/с
- Радиус ( r = 1 ) см = ( 0.01 ) м
Подставим эти значения в формулу для индукции:
[ B = \frac{(9.11 \times 10^{-31} \, \text{кг}) \times (10^7 \, \text{м/с})}{(1.6 \times 10^{-19} \, \text{Кл}) \times (0.01 \, \text{м})} ]
[ B = \frac{9.11 \times 10^{-24}}{1.6 \times 10^{-21}} ]
[ B = 5.69 \times 10^{-3} \, \text{Тл} ]
Таким образом, индукция магнитного поля составляет приблизительно ( 5.69 ) мТл.