Notifiche
Cancella tutti

[Risolto] Esercizio Fisica su Campo Magnetico

  

0

Due piani indefiniti uno caricato positivamente e l'altro negativamente sono disposti come in figura. Nella zona compresa tra i due piani il campo magnetico è nullo, all'esterno è uniforme, di modulo $B=0.105 T$ e parallelo ai due piani. Dal punto $O$ viene sparato un elettrone con velocità $v_0=2.50 \cdot 10^4 m s ^{-1}$. L'elettrone raggiunge il punto $A$ con velocità $v_A=3.10 \cdot 10^5 m s ^{-1}$, attraversa il secondo piano passando per un piccolo foro e, sotto l'effetto del campo magnetico, segue una traiettoria curva che lo porta a colpire il piano nel punto $P$. Determinare:
(a) I'energia cinetica guadagnata dall'elettrone e la differenza di potenziale fra i piani carichi;
(b) quale delle traiettorie disegnate $\left(A P_1 \circ A P_2\right)$ è quella realmente percorsa dall'elettrone;
(c) la distanza tra il punto in cui l'elettrone esce dal piano e quello in cui lo colpisce (lunghezza del segmento $A P$ ).
(d) Rispondere alle due domande precedenti supponendo che la particella che si trova in $A$ con velocità $v_A=3.10 \cdot 10^5 m s ^{-1}$ sia un protone.
(a) $\Delta K=4.35 \cdot 10^{-20} J , \Delta V=0.272 V$;
(b)
(c) $A P=3.36 \cdot 10^{-5} m$;
(d) $A P_1=6.16 cm$

A1B8DEEF 2592 4363 A499 B875FD399939
Autore
Etichette discussione
2 Risposte



4

Teorema dell'energia cinetica: la variazione dell'energia cinetica è uguale al lavoro delle forze del campo.

L = 1/2 m vA^2 - 1/2 m vo^2 ;

Delta K = 1/2 * 9,11 * 10^-31 * [ (3,10 * 10^5)^2 - (2,50 * 10^4)^2];

Delta K = 1/2 * 9,11 * 10^-31 * 9,55 * 10^10 = 4,35 * 10^-20 J;

L = 4,35 * 10^-20 J;

L = q * (Vo - V1);

Vo - V1 = L / q = 4,35 * 10^-20 / (- 1,602 * 10^-19) = - 0,27 V;

Delta V = V1 - Vo = 0,27 V;

l'elettrone si sposta verso la lamina positiva a potenziale maggiore.

Forza di Lorentz:

F = q v B;

La forza è perpendicolare a B e alla velocità.

image

Per una carica positiva:

B entra nel foglio, velocità verso sinistra, la forza F esce dal palmo della mano, verso il basso.

Per la seconda regola della mano destra che vale per le cariche positive, un protone si muove su una traiettoria circolare fino al punto P1 in basso.

Invece l'elettrone è negativo e si muove su una traiettoria circolare fino al punto P2 in alto. Basta invertire il verso della velocità, per l'elettrone la forza di Lorentz è verso l'alto.

B = 0,105 T;

F = q v B, è una forza centripeta:

q v B = m v^2 / r;

r = m v / (q B); raggio della traiettoria;

r = 9,11 * 10^-31 * 3,10 * 10^5 / (1,602 * 10^-19 * 0,105);

r = 1,68 * 10^-5 m;

A P2 = diametro = 2 r;

A P2 = 2 * 1,68 * 10^-5 = 3,36 * 10^-5 m; (3,36 * 10^-2 mm = 0,0336 mm)

Se fosse un protone, con la stessa velocità vA: aumenta la massa, aumenta r;

r = 1,67 * 10^-27 * 3,10 * 10^5 / (1,602 * 10^-19 * 0,105);

r = 0,031 m;

A P1 = 2 * 0,0308 = 0,0616 m = 6,16 cm.

Ciao  @omfr

https://argomentidifisica.wordpress.com/category/esercizi-sul-moto-in-un-campo-magnetico/

questo è il mio blog di fisica con molti esercizi.

@mg 👍👍👍...felice Domenica : tutto bene?

@mg grazie per il link



7

DK=(1/2)*m*(V_finale² - V_iniziale²) = 4,35*10^(-20) J

 

Teorema dell'energia cinetica 

{L= DK

Inoltre 

L=q*DV

 

Mettendo a sistema le due equazioni si ricava:

DV= L/q = 0,272 V

Screenshot 20230722 194537

La forza di Lorentz è una forza centripeta. Si ricava il raggio della traiettoria circolare 

r= mv/(|q|*B)

L'elettrone si muove di moto circolare uniforme (essendo B uniforme e perpendicolare a v) verso P2. (regola mano destra) 

AP2 = 2r = 3,36*10^(-5) m

Screenshot 20230722 194502

Stessa formula per il protone che si muove di moto circolare uniforme verso P1

r= mv/(|q|*B)

 

Cambia ovviamente la massa m. Aumentando la massa, e rimanendo costante |q| e B, aumenta il diametro della circonferenza descritta dalla particella. 

@stefanopescetto 👍👍👍



Risposta
SOS Matematica

4.6
SCARICA