Как найти силу действующую на частицу

Решите задачу по физике. Заранее спасибо!

Найти силу, действующую на частицу со стороны однородного поля, если концентрация частиц на двух уровнях, отстоящих друг от друга на расстоянии 30 см вдоль поля, отличаются в n=2 раза. Температура системы T=280К.

Лучший ответ

Всего доброго, успехов в учебе. ☺

Остальные ответы
Похожие вопросы
Ваш браузер устарел

Мы постоянно добавляем новый функционал в основной интерфейс проекта. К сожалению, старые браузеры не в состоянии качественно работать с современными программными продуктами. Для корректной работы используйте последние версии браузеров Chrome, Mozilla Firefox, Opera, Microsoft Edge или установите браузер Atom.

Как найти силу действующую на частицу

Задача по физике — 7144

2018-04-16
Найти силу, действующую на частицу со стороны однородного поля, если концентрации этих частиц на двух уровнях, отстоящих друг от друга на расстоянии $\Delta h = 3,0 см$ (вдоль поля), отличаются в $\eta = 2,0$ раза. Температура системы $T = 280 К$.

Если действующая сила, равна $F$, то закон изменения концентрации с высотой равно

2. Сила Ампера. Cила Лоренца

В начале \(XIX\) века французский физик Андре Ампер, проведя несколько серий опытов, обнаружил, что сила, которая действует в магнитном поле на проводник, по которому течёт ток, прямо пропорциональна следующим величинам:

• длине проводника;
• силе тока в этом проводнике;
• модулю вектора магнитной индукции поля.

При этом есть некоторая зависимость от угла между вектором магнитной индукции и элементом тока. Эмпирически установлено, что сила прямо пропорциональна синусу этого угла. Направление силы всегда перпендикулярно векторам магнитной индукции и элемента тока. Направление этой силы определяется по правилу левой руки.
\(\Delta \vec=k l > \times \vec\). (\(1\))

В таком случае модуль этой силы
\(\Delta F=k I \Delta l B\sin\), (\(2\))
где \(\alpha\) — угол между направлением вектора \(\vec\) и направлением вектора \(\vec\).
Эту силу, действующую на проводник с током, находящийся в магнитном поле, называют силой Ампера .

Если прямой проводник длиной \(l\), по которому течёт ток \(I\), находится в однородном магнитном поле с индукцией \(B\), то величина силы определится по формуле:

Рассмотрим два параллельных проводника бесконечной длины, по первому из которых течёт ток величиной \(I_1\), а по второму — ток \(I_2\). Пользуясь формулой (\(1\)) и законом Био — Савара — Лапласа, можно найти величину силы, которая действует на участок второго проводника длиной \(l\):
\(F=\frac<\mu_0>\cdot\frac\). (\(4\))
Заметим, что эта сила направлена так, что проводники притягиваются, если ток по ним течёт в одну сторону, а если в противоположные стороны, то проводники отталкиваются.

Сила Лоренца

Пользуясь выражением для силы Ампера, можно найти и силу, которая будет действовать на заряд, движущийся в магнитном поле, — силу Лоренца.
Если представить электрический ток как совокупность \(N\) заряженных движущихся частиц в кусочке проводника длиной \(\Delta l\), то можно записать
\(I=qnvS\), (\(5\))
где \(q\) — это заряд частиц, \(n\) — их концентрация, \(v\) — скорость упорядоченного движения, а \(S\) — площадь поперечного сечения проводника.
Из закона Ампера с учётом формулы (\(3\)) следует, что сила, действующая на элемент с током длины \(\Delta l\), определяется по формуле:
\(\vec=I\cdot \Delta \vec \times \vec=qnvS \cdot \vec \times \vec\).
Поскольку векторы скорости \(\vec\) и \(\vec\) сонаправлены, а количество заряженных частиц в рассматриваемом отрезке проводника \(N=nS \Delta l\), то
\(\vec=qnS \Delta l \cdot \vec \times \vec=qN \cdot \vec \times \vec\).

Итого, на каждую движущуюся заряженную частицу действует магнитное поле с силой, называемой силой Лоренца
\(\boxed=q \vec \times \vec.>\) (\(6\))

Заметим, что сила Лоренца перпендикулярна скорости. Откуда следует, что она перпендикулярна перемещению частицы. Поэтому её работа на любом пути равна нулю.

Физика. 10 класс

§ 30. Сила Лоренца. Движение заряженных частиц в магнитном поле

Поскольку электрический ток представляет собой упорядоченное движение заряженных частиц, то это означает, что магнитное поле, действуя на проводник с током, действует тем самым на каждую из этих частиц. Таким образом, силу Ампера можно рассматривать как результат сложения сил, действующих на отдельные движущиеся заряженные частицы. Как можно определить силу, действующую со стороны магнитного поля на заряженную частицу, движущуюся в этом поле?

Сила Лоренца. Силу, которой магнитное поле действует на заряженную частицу, движущуюся в этом поле, называют силой Лоренца в честь выдающегося нидерландского физика Хендрика Антона Лоренца ( 1853–1928 ).

Модуль силы Лоренца можно определить по формуле , где N — общее число свободных заряженных одинаковых частиц на прямолинейном участке проводника длиной Δl ( рис. 167 ). Если модуль заряда одной частицы q, а модуль суммарного заряда всех частиц Nq, то согласно определению силы тока , где Δt — промежуток времени, за который заряженная частица проходит участок проводника длиной Δl. Тогда

Поскольку – модуль средней скорости упорядоченного движения заряженной частицы в стационарном * электрическом поле внутри проводника, то формулу для определения модуля силы Лоренца можно записать в виде:

где α — угол между направлениями индукции магнитного поля и скорости упорядоченного движения заряженной частицы.

Из формулы (30.1) следует, что сила Лоренца максимальна в случае, когда заряженная частица движется перпендикулярно направлению индукции магнитного поля (α = 90°). Когда частица движется вдоль линии индукции поля (α = 0° или α = 180°), сила Лоренца на неё не действует. Сила Лоренца зависит от выбора инерциальной системы отсчёта, так как в разных системах отсчёта скорость движения заряженной частицы может отличаться.

Направление силы Лоренца, действующей на заряженную частицу, как и направление силы Ампера, определяют по правилу левой руки (рис. 168): если левую руку расположить так, чтобы составляющая индукции магнитного поля, перпендикулярная скорости движения частицы, входила в ладонь, а четыре пальца были направлены по движению положительно заряженной частицы (против движения отрицательно заряженной частицы), то отогнутый на 90° в плоскости ладони большой палец укажет направление действующей на частицу силы Лоренца.

Сила Лоренца перпендикулярна как направлению скорости движения частицы, так и направлению индукции магнитного поля.

От теории к практике

На рисунке 169 представлены направления индукции магнитного поля, скорости движения частицы в данный момент времени и силы Лоренца , действующей на частицу со стороны магнитного поля. Определите знак заряда частицы.

* Электрическое поле, создаваемое и поддерживаемое источником тока в течение длительного промежутка времени и обеспечивающее постоянный электрический ток в проводнике, называют стационарным электрическим полем. ↑