The solution at revision #20113 of , by Valter. This is not the current version.

Условие

10.1.7. Электрон влетает в область магнитного поля ширины . Скорость электрона перпендикулярна как индукции поля , так и границам области. Под каким углом к границе области электрон вылетит из магнитного поля?

К задаче $10.1.7$

Решение

Примечание к чертежу: Магнитное поле направлено «на нас» (знак ). Поскольку электрон заряжен отрицательно, сила Лоренца направлена вверх, поэтому траектория загибается вверх.

Электрон в магнитном поле движется по дуге окружности. Радиус этой траектории определяется из равенства силы Лоренца и центростремительной силы:

В зависимости от ширины области возможны два случая. Найдем искомый угол между вектором скорости и границей области:

  1. Случай (то есть )
    Электрон пролетает область насквозь и вылетает через правую границу. В процессе движения его вектор скорости поворачивается на угол . Из геометрии чертежа синус этого угла равен отношению ширины области к радиусу :

Искомый угол между направлением вылета электрона и самой границей (вертикалью) дополняет угол до : . Следовательно:

(Если , то , откуда — электрон вылетает касательно, параллельно границе).

  1. Случай (то есть )
    Электрон не достигает правой границы. Он описывает полуокружность в магнитном поле и вылетает обратно через левую границу. В момент вылета вектор его скорости направлен строго перпендикулярно левой границе. Следовательно, угол с границей составляет:

Ответ

припри


*Примечание к официальному ответу:*
В ответе задачника Савченко указано: (для первого случая) и (для второго). Буква в официальном ответе обозначает "угол поворота вектора скорости" относительно его начального направления (то есть угол между начальной и конечной скоростью). Однако при буквальном прочтении вопроса «Под каким углом к границе области...» решением является угол , выведенный выше.