The solution at revision #15396 of , by emixter. This is not the current version.

Условие

14.4.27. Определите кинетическую энергию электрона, который движется в магнитном поле индукции по винтовой линии радиуса с шагом .

Решение

Если электрон движется по винтовой линии в магнитном поле, значит его скорость имеет две компоненты: - перпендикулярная полю, которая под действием силы Лоренца, обуславливает вращательное движение по окружности радиуса и - параллельная полю, которая даёт продвижение по оси с шагом .

Запишем второй закон Ньютона для релятивистского электрона в магнитнои поле:

где с - фактор Лоренца, - заряд электрона, - масса покоя электрона.

Обозначим перпендикулярную компоненту релятивистского импульса , тогда (1) можно переписать:

Поскольку , то из (2) можно выразить релятивистскую циклическую частоту:

Период вращения:

Вдоль поля электрон движется равномерно, так как в этом направлении на него не действуют никакие силы, отсюда:

Тогда параллельный импульс:

Модуль полного импульса:

Релятивистская полная энергия частицы:

Релятивистская кинетическая энергия частицы:

Подставим (3) и (4) в (5), получим:

P.S. У меня ответ приведён в системе СИ, а в ответе задачника в системе СГС. Сила Лоренца в СГС Л. Поэтому в СГС ответ будет:

Ответ

В системе СИ:

в системе СГС: