Номер 3, страница 101 - гдз по физике 9 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 3. Магнитное поле. Параграф 17. Действие магнитного поля на движущуюся заряженную частицу. Сила Лоренца. Вопросы - номер 3, страница 101.

Условие.

3. В каком случае на частицу, движущуюся в магнитном поле, не действует сила Лоренца? Действует максимальная сила Лоренца?

Решение.

В каком случае на частицу, движущуюся в магнитном поле, не действует сила Лоренца?

Сила Лоренца, действующая на заряженную частицу в магнитном поле, вычисляется по формуле: $F_Л = |q| \cdot v \cdot B \cdot \sin(\alpha)$, где $|q|$ — это модуль заряда частицы, $\text{v}$ — скорость её движения, $\text{B}$ — величина вектора магнитной индукции, а $\alpha$ — угол между вектором скорости $\vec{v}$ и вектором магнитной индукции $\vec{B}$.

Сила Лоренца будет равна нулю ($F_Л = 0$) в следующих случаях:

1. Частица не имеет заряда ($q = 0$), например, нейтрон.

2. Частица покоится ($v = 0$). Магнитное поле действует только на движущиеся заряды.

3. Частица движется параллельно линиям магнитной индукции. В этом случае угол $\alpha$ между вектором скорости и вектором магнитной индукции равен $0^\circ$ или $180^\circ$. Для этих углов $\sin(0^\circ) = 0$ и $\sin(180^\circ) = 0$, что делает всю силу равной нулю.

Так как в вопросе речь идет о движущейся частице, то ключевым условием отсутствия силы Лоренца является ее движение вдоль линий магнитного поля.

Ответ: Сила Лоренца не действует на частицу, если она движется параллельно вектору магнитной индукции (вдоль силовых линий магнитного поля). Также сила Лоренца равна нулю, если частица не заряжена.

Действует максимальная сила Лоренца?

Анализируя формулу силы Лоренца $F_Л = |q| \cdot v \cdot B \cdot \sin(\alpha)$, можно заметить, что её величина максимальна, когда множитель $\sin(\alpha)$ принимает свое максимальное значение. Максимальное значение синуса равно 1.

Значение $\sin(\alpha) = 1$ достигается, когда угол $\alpha = 90^\circ$. Это означает, что частица движется перпендикулярно вектору магнитной индукции (перпендикулярно силовым линиям магнитного поля).

В этом случае формула для максимальной силы Лоренца принимает вид: $F_{Л, \text{max}} = |q| \cdot v \cdot B$.

Ответ: Максимальная сила Лоренца действует на частицу, когда она движется перпендикулярно вектору магнитной индукции.