Вправа 12.1
✓ перевіреноЯкі поля прискорюють і повертають частинку в циклотроні
ПідказкаПорівняйте напрям сили з напрямом швидкості: сила, перпендикулярна до швидкості, не змінює модуль швидкості.
ВідповідьЕлектричне поле збільшує швидкість частинки; магнітне поле змінює напрям руху й утримує частинку на коловій траєкторії.
Вправа 12.2
✓ перевіреноНапрями руху, знак заряду та напрям магнітного поля
ПідказкаСила Лоренца під час руху по колу завжди напрямлена до центра. Для негативного заряду напрям, отриманий правилом лівої руки для позитивного заряду, треба змінити на протилежний.
ВідповідьРис. 1 — рух за годинниковою стрілкою; рис. 2 — заряд «−»; рис. 3 — B спрямоване від спостерігача, у площину рисунка.
Вправа 12.3
✓ перевіреноЧому швидкі однойменно заряджені частинки можуть взаємодіяти інакше
ПідказкаНерухомий заряд створює електричне поле, а рухомий заряд — ще й магнітне.
ВідповідьНерухомі однойменні заряди відштовхуються електричною силою. Для рухомих зарядів додається магнітна взаємодія, напрям якої залежить від напрямів швидкостей, тому вона може послаблювати відштовхування або спричиняти притягувальну складову.
Вправа 12.4
✓ перевіреноСила Лоренца і радіус траєкторії протона
ПідказкаОскільки v перпендикулярна до B, маємо Fл=qBv, а сила Лоренца є доцентровою: qBv=mv²/R.
ВідповідьFл≈2,7·10⁻¹⁵ Н; R≈5,6 м.
Вправа 12.5
✓ перевіреноРадіус кола електрона після прискорення напругою 125 В
ПідказкаСпочатку знайдіть швидкість з eU=mv²/2, потім використайте R=mv/(eB).
Вправа 12.6
✓ перевіреноШвидкість, індукція поля та крок гвинтової лінії електрона
ПідказкаРозкладіть швидкість на v⊥=v·sin60° і v∥=v·cos60°. За один період поперечний рух утворює коло, а поздовжній задає крок гвинта.
Відповідьv≈6,05·10³ м/с; B≈6,0·10⁻⁷ Тл≈0,60 мкТл; h≈0,181 м≈18,1 см.
Вправа 12.7
✓ перевіреноЧому магнітне поле Землі утримує частинки радіаційних поясів
ПідказкаРозкладіть швидкість частинки на складову вздовж B і складову перпендикулярно до B.
ВідповідьСила Лоренца закручує заряджені частинки навколо магнітних ліній, а їхня поздовжня швидкість переносить їх уздовж цих ліній; у неоднорідному полі Землі багато частинок додатково відбиваються в сильніших ділянках поля й залишаються захопленими в радіаційних поясах.