Задание 2, страница 191 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

Задание 2

Рассмотрите рисунок 216:$ \vec{E} $ и $ \vec{B} $ – вектора напряженности и магнитной индукции падающей на поверхность световой волны. Направление движения отрицательно заряженных частиц под действием вектора напряженности указан вектором $ \vec{v} $. Используя правило левой руки, определите направление силы Лоренца. Сравните полученный результат с направлением силы Лоренца на рисунке 216.

Рис. 216. Направление силы Лоренца, действующей на частицы вещества

Для определения направления силы Лоренца ($\vec{F_Л}$), действующей на заряженную частицу, которая движется в магнитном поле, применяется правило левой руки. Сила Лоренца вычисляется по формуле $\vec{F_Л} = q(\vec{v} \times \vec{B})$, где $\text{q}$ — это заряд частицы, $\vec{v}$ — вектор ее скорости, а $\vec{B}$ — вектор магнитной индукции.

В условии задачи указано, что частица заряжена отрицательно ($q < 0$). Это означает, что направление силы Лоренца будет противоположно тому, которое определяется правилом левой руки для положительного заряда.

Чтобы определить направление силы, действующей на отрицательный заряд, можно использовать правило левой руки следующим образом:

1. Четыре пальца левой руки следует направить противоположно направлению вектора скорости $\vec{v}$. Согласно рисунку, вектор скорости $\vec{v}$ направлен вниз, значит, четыре пальца мы направляем вверх.

2. Ладонь левой руки нужно расположить так, чтобы в нее входил вектор магнитной индукции $\vec{B}$. На рисунке вектор $\vec{B}$ направлен в плоскость чертежа (от нас). Следовательно, ладонь должна быть обращена к наблюдателю (из плоскости рисунка).

3. В таком положении отогнутый на 90 градусов большой палец укажет направление искомой силы Лоренца $\vec{F_Л}$. Он будет направлен вправо.

Сравнение полученного результата с рисунком 216:

Направление силы Лоренца $\vec{F_Л}$, которое мы определили с помощью правила левой руки, направлено вправо. На рисунке 216 вектор силы Лоренца $\vec{F_Л}$ также направлен вправо. Следовательно, наш результат полностью совпадает с указанным на рисунке. Стоит отметить, что сила Лоренца направлена в ту же сторону, что и направление распространения света. Это явление лежит в основе объяснения светового давления на вещество.

Ответ: Применяя правило левой руки для отрицательно заряженной частицы, движущейся со скоростью $\vec{v}$ в магнитном поле $\vec{B}$, мы получаем, что сила Лоренца $\vec{F_Л}$ направлена вправо. Этот результат совпадает с направлением силы Лоренца, показанным на рисунке 216.