E82092_Fizyka ZR LO kl.3

More documents

Recommendations

Info

POLE MAGNETYCZNE Jeśli nadano cząstce prędkość → υ = → υ ‖ + → υ ⊥ , to porusza się ona ruchem złożonym z odbywających się równocześnie dwóch ruchów: ruchu po okręgu i ruchu jednostajnego wzdłuż linii pola z prędkością → υ ‖ . Torem ruchu cząstki jest więc linia śrubowa, której oś pokrywa się z kierunkiem linii pola magnetycznego. Odcinek h na rysunku 16.5 to skok linii śrubowej równy drodze przebytej przez cząstkę z prędkością → υ ‖ w czasie równym okresowi ruchu po okręgu. Podczas ruchu cząstki nie zmienia się ani wartość jej prędkości → υ ⊥ , ani → υ ‖ , zatem całkowita prędkość także ma stałą wartość. Fakt ten nie jest zaskakujący – wszak siła Lorentza jest w każdym punkcie prostopadła do prędkości cząstki. W przykładzie 16.2 omówimy szczególny przypadek ruchu naładowanej cząstki w skrzyżowanych polach elektrycznym i magnetycznym. Przykład 16.2 Ruch naładowanej cząstki w skrzyżowanych polach Poruszający się poziomo elektron o energii 10 keV wpada w obszar, w którym wytworzono jednorodne pole elektrostatyczne o liniach zwróconych pionowo w dół. Wartość natężenia tego pola wynosi 10 4 V/m . W tym samym obszarze wytworzono także jednorodne pole magnetyczne. 1. Czy można tak dobrać kierunek, zwrot i wartość indukcji tego pola, aby elektron poruszał się dalej z taką samą prędkością? 2. Czy gdyby przez te same pola poruszał się proton, również nie uległby odchyleniu? Jeśli tak, to jakie warunki musiałyby zostać spełnione? 1. Sytuacja taka będzie możliwa, gdy siła elektryczna → F el = e → E o zwrocie w górę i siła magnetyczna → F m = −e → υ × → B będą się równoważyły. Aby tak było, linie pola magnetycznego powinny być np. prostopadłe do rysunku i zwrócone pod rysunek (rys. 16.6). B F el F m E Rys. 16.6 eE = eυB więc B = E υ Szybkość elektronu można obliczyć ze wzoru na energię kinetyczną: √ E k = mυ2 2E υ = k 2 m Wobec tego: √ B = E m (16.5) 2E k √ B =10 4 V m · 9,11 · 10 −31 kg 2 · 10 4 · 1,6 · 10 −19 J ≈ 1,7 · 10−4 T 100
16. Naładowana cząstka w polu magnetycznym 2. Z rozumowania przeprowadzonego w części 1 oraz z rysunku 16.7 wynika, że proton, aby przejść po linii prostej przez te same pola, musiałby mieć taką samą prędkość. B F m F el E Rys. 16.7 Oczywiście jego energia kinetyczna musiałaby być około 1836 razy większa, ponieważ masa protonu jest około 1836 razy większa od masy elektronu. Ze wzoru (16.5) wynika, że gdyby proton miał taką samą energię (10 keV ), to wartość wektora indukcji musiałaby być √ 1836 ≈ 43 razy większa niż w przypadku elektronu. Oddziaływanie pola magnetycznego z poruszającymi się naładowanymi cząstkami ma bardzo duże znaczenie dla życia na Ziemi. Nasza najbliższa gwiazda – Słońce – emituje w przestrzeń kosmiczną ogromną liczbę naładowanych cząstek, tworzących tzw. wiatr słoneczny, składający się głównie ze swobodnych elektronów, protonów i cząstek α. Na cząstki wiatru słonecznego działa w ziemskim polu magnetycznym siła Lorentza, która powoduje ich odchylenie od pierwotnego kierunku ruchu. Dzięki temu Ziemia jest „osłonięta” przed wiatrem słonecznym przez pole magnetyczne. Część przestrzeni wokół ciała niebieskiego, w której dominujący wpływ na ruch cząstek naładowanych elektrycznie ma pole magnetyczne tego ciała, nazywamy magnetosferą. Na rysunku 16.8 przedstawiono schematycznie kształt magnetosfery Ziemi. Sięga ona w kierunku Słońca na odległość około 60–80 tysięcy km, a w kierunku przeciwnym do 6–7 mln km – przybiera tam postać tzw. ogona. Rys. 16.8 Ilustracja magnetosfery ziemskiej 101
Page 1: 2019 FIZYKA PODRĘCZNIK ● LICEUM
Page 4 and 5: Źródła ilustracji i fotografii O
Page 6 and 7: 31. Odchylenie promienia świetlneg
Page 8 and 9: 16. Naładowana cząstka w polu mag
Page 10 and 11: POLE MAGNETYCZNE Ruch ciała pod wp
Page 14 and 15: POLE MAGNETYCZNE Zorze polarne W re
Page 16 and 17: POLE MAGNETYCZNE ZADANIA 1. Cząstk
Page 18 and 19: POWTÓRZENIE DZIAŁU: Pole magnetyc
Page 26: POWTÓRZENIE DZIAŁU: Pole magnetyc

E82092_Fizyka ZR LO kl.3

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?