На рисунке изображено, что электрон (знак заряда q < 0) влетает в магнитное поле. Определи, по какой траектории будет двигаться электрон в магнитном поле. Рис. 1. Физическая ситуация задачи. Рис. 2. Варианты ответов.

Решение:

Электрон, имея отрицательный заряд, влетает в магнитное поле. На заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле, действует сила Лоренца. Направление силы Лоренца определяется по правилу левой руки.

Правило левой руки: Если левую руку расположить так, чтобы четыре вытянутых пальца указывали направление скорости частицы, а линии магнитного поля входили в ладонь, то отогнутый на 90 градусов большой палец укажет направление силы, действующей на положительно заряженную частицу. Для отрицательно заряженной частицы (электрона) сила будет направлена в противоположную сторону.

В данном случае, согласно рисунку:

• Скорость электрона направлена вправо.
• Магнитное поле направлено от нас (обозначено крестиками 'x').

Применяя правило левой руки:

1. Направляем четыре пальца влево (против движения электрона, если бы он был положительным, но мы учитываем, что он отрицательный).
2. Линии магнитного поля направлены от нас, значит, они должны войти в ладонь.
3. Отогнутый большой палец укажет направление силы Лоренца.

Если представить, что электрон — это положительный заряд, то сила Лоренца была бы направлена вверх. Поскольку электрон имеет отрицательный заряд, сила Лоренца будет направлена вниз.

Эта сила перпендикулярна скорости электрона и всегда направлена к центру некоторой окружности. Таким образом, электрон будет двигаться по окружности.

Примечание: Для точного определения траектории необходимы варианты ответов (Рис. 2), которых нет в предоставленном изображении. Однако, исходя из физических принципов, траектория будет являться частью окружности.

Ответ: Электрон будет двигаться по траектории, являющейся частью окружности, под действием силы Лоренца, направленной перпендикулярно скорости и магнитному полю.