Ποιο είναι το μέγεθος της δύναμης που δρουν σε ηλεκτρονίων λόγω της αλληλεπίδρασής του με το μαγνητικό πεδίο της γης και του ACIRCR 128 153S;
Κατανόηση της φυσικής
* Lorentz Force: Η δύναμη σε ένα φορτισμένο σωματίδιο που κινείται σε ένα μαγνητικό πεδίο δίνεται από τον νόμο Lorentz Force:
* f =q (v x b)
* F =δύναμη (στα Newton)
* q =φορτίο του σωματιδίου (σε coulombs)
* V =ταχύτητα του σωματιδίου (σε μέτρα ανά δευτερόλεπτο)
* B =Αντοχή μαγνητικού πεδίου (στο Teslas)
* x =Cross Product (το οποίο έχει ως αποτέλεσμα ένα φορέα κάθετο τόσο στο V όσο και στο B)
* Μαγνητικό πεδίο της Γης: Το μαγνητικό πεδίο της Γης είναι περίπου ένα διπολικό πεδίο, με δύναμη περίπου 50 microtesla (μt) στην επιφάνεια της Γης.
Η πρόκληση
Το πρόβλημα είναι ότι δεν έχετε παράσχει την ταχύτητα του ηλεκτρονίου. Η δύναμη στο ηλεκτρόνιο εξαρτάται άμεσα από το πόσο γρήγορα κινείται σε σχέση με το μαγνητικό πεδίο.
Παράδειγμα υπολογισμού
Ας υποθέσουμε ότι το ηλεκτρόνιο κινείται με ταχύτητα 1,0 x 10^7 μέτρα ανά δευτερόλεπτο (τυπική ταχύτητα για ηλεκτρόνια σε πολλές περιπτώσεις).
1. Φόρτιση ενός ηλεκτρονίου: Q =-1.602 x 10^-19 Coulombs
2. Αντοχή μαγνητικού πεδίου: B =50 μt =50 x 10^-6 tesla
3. ταχύτητα ηλεκτρονίων: v =1,0 x 10^7 m/s
4. Υπολογίστε τη δύναμη (υποθέτοντας ότι η ταχύτητα είναι κάθετη στο μαγνητικό πεδίο):
* F =q (v x b) =qvb (δεδομένου ότι το σταυροειδές προϊόν απλοποιείται σε πολλαπλασιασμό όταν V και B είναι κάθετα)
* F =(-1.602 x 10^-19 c) (1.0 x 10^7 m/s) (50 x 10^-6 t)
* F =-8.01 x 10^-17 Newtons
Σημαντικές σημειώσεις
* κατεύθυνση δύναμης: Η κατεύθυνση της δύναμης καθορίζεται από τον κανόνα δεξιού (ή τον κανόνα αριστερά εάν η χρέωση είναι αρνητική).
* ταχύτητα: Η δύναμη είναι μηδενική εάν η ταχύτητα του ηλεκτρονίου είναι παράλληλη με το μαγνητικό πεδίο.
* Πολυπλοκότητα πραγματικού κόσμου: Το μαγνητικό πεδίο της Γης δεν είναι ομοιόμορφο. Ποικίλλει σε δύναμη και κατεύθυνση ανάλογα με την τοποθεσία.
Επιτρέψτε μου να ξέρω αν έχετε την ταχύτητα του ηλεκτρονίου και μπορώ να δώσω έναν πιο ακριβή υπολογισμό!
