Задание 2, страница 135 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

Задание 2

Рассмотрите рисунок 131: $ \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 131.

Рис. 131. Направление силы Лоренца, действующей на частицы вещества

Дано:

Световая волна падает на вещество.

Направление вектора напряженности электрического поля $\vec{E}$: вверх.

Направление вектора магнитной индукции $\vec{B}$: вправо.

Заряд частиц в веществе: отрицательный ($q < 0$).

Направление движения частиц под действием поля $\vec{E}$ (вектор скорости $\vec{v}$): вниз (так как отрицательные заряды движутся против направления вектора $\vec{E}$).

Найти:

Направление силы Лоренца $\vec{F_Л}$ и сравнить его с рисунком.

Решение:

Сила Лоренца, действующая на движущуюся в магнитном поле заряженную частицу, определяется по правилу левой руки. Формула для силы Лоренца: $\vec{F_Л} = q(\vec{v} \times \vec{B})$.

Согласно правилу левой руки, если расположить ладонь левой руки так, чтобы четыре вытянутых пальца были направлены по вектору скорости частицы $\vec{v}$, а линии вектора магнитной индукции $\vec{B}$ входили в ладонь, то отогнутый на 90° большой палец укажет направление силы Лоренца, действующей на положительно заряженную частицу.

В данной задаче частицы заряжены отрицательно, следовательно, направление силы Лоренца будет противоположно направлению, которое указывает большой палец.

Применим правило к нашей задаче:

1. Располагаем четыре пальца левой руки по направлению скорости $\vec{v}$, то есть вниз.

2. Поворачиваем руку так, чтобы вектор магнитной индукции $\vec{B}$, направленный вправо, входил в ладонь. Для этого ладонь должна быть обращена "в плоскость рисунка".

3. В этом положении отогнутый большой палец будет указывать влево.

4. Поскольку заряд частиц отрицательный, то сила Лоренца $\vec{F_Л}$ направлена в противоположную сторону, то есть вправо.

Сравнивая полученный результат с рисунком 131, мы видим, что определенное нами направление силы Лоренца (вправо) совпадает с направлением вектора $\vec{F_Л}$, указанным на рисунке.

Ответ: С помощью правила левой руки определено, что сила Лоренца $\vec{F_Л}$ направлена вправо. Этот результат совпадает с направлением силы Лоренца, показанным на рисунке 131.