1. Главная
  2. Библиотека
  3. Физика
  4. По закреплённому в вакууме тонкому проволочному кольцу...
Разбор задачи

По закреплённому в вакууме тонкому проволочному кольцу радиусом R равномерно распределён отрицательный заряд . Электрон с массой и зарядом приближается к кольцу по прямой, перпендикулярной плоскости кольца и проходящей через его центр. Какому условию

  • Предмет: Физика
  • Автор: Кэмп
  • #Электричество и магнетизм
  • #Электродинамика
По закреплённому в вакууме тонкому проволочному кольцу радиусом R равномерно распределён отрицательный заряд . Электрон с массой и зарядом приближается к кольцу по прямой, перпендикулярной плоскости кольца и проходящей через его центр. Какому условию

Условие:

По закреплённому в вакууме тонкому проволочному кольцу радиусом R равномерно распределён отрицательный заряд QQ. Электрон с массой mm и зарядом ee приближается к кольцу по прямой, перпендикулярной плоскости кольца и проходящей через его центр. Какому условию должна удовлетворять скорость электрона в точке, находящейся на расстоянии d=3Rd=\sqrt{3} R от центра кольца, чтобы электрон смог пролететь сквозь него? Силой тяжести можно пренебречь.

Решение:

Для решения задачи начнем с анализа сил, действующих на электрон, когда он находится на расстоянии d=3Rd = \sqrt{3} R от центра кольца.

  1. Определение электрического поля: Проволочное кольцо с равномерно распределенным зарядом QQ создает электрическое поле E\vec{E} в пространстве. В точке, находящейся на оси кольца (в данном случае на расстоянии dd от центра), электрическое поле направлено вдоль оси кольца и его величина определяется формулой:

    E=14πε0Qd(d2+R2)3/2 E = \frac{1}{4 \pi \varepsilon_0} \cdot \frac{Q d}{(d^2 + R^2)^{3/2}}
    Подставим d=3Rd = \sqrt{3} R:
    E=14πε0Q3R((3R)2+R2)3/2=14πε0Q3R(3R2+R2)3/2=14πε0Q3R(4R2)3/2=14πε0Q3R8R3=Q332πε0R2 E = \frac{1}{4 \pi \varepsilon_0} \cdot \frac{Q \sqrt{3} R}{((\sqrt{3} R)^2 + R^2)^{3/2}} = \frac{1}{4 \pi \varepsilon_0} \cdot \frac{Q \sqrt{3} R}{(3R^2 + R^2)^{3/2}} = \frac{1}{4 \pi \varepsilon_0} \cdot \frac{Q \sqrt{3} R}{(4R^2)^{3/2}} = \frac{1}{4 \pi \varepsilon_0} \cdot \frac{Q \sqrt{3} R}{8R^3} = \frac{Q \sqrt{3}}{32 \pi \varepsilon_0 R^2}

  2. Сила, действующая на электрон: Сила, действующая на электрон с зарядом ee, равна:

    F=eE=eQ332πε0R2 F = eE = e \cdot \frac{Q \sqrt{3}}{32 \pi \varepsilon_0 R^2}
    ...

Внутри — полный разбор, аргументация, алгоритм решения, частые ошибки и как отвечать на каверзные вопросы препода, если спросит

Попробуй решить по шагам

Попробуй один шаг и продолжи в режиме обучения или посмотри готовое решение

Какое физическое явление является ключевым для определения условия пролёта электрона сквозь заряженное кольцо?

Что нужно знать по теме:

Что нужно знать по теме

Алгоритм решения

Топ 3 ошибок

Что спросит препод

Выбери предмет