Правка раздела «Альтернативное решение (Динамический мет»

Valter правка от
правка #19915 предыдущая #18758 ← раньше
@@ -31,7 +31,41 @@Решение
$$v\ge \frac{E}{B}-\frac{eBh}{4m_e}$$
Но не стоит забывать что нижняя граница имеет смысл только если начальная скорость больше нуля
+### Альтернативное решение (Динамический метод)
+Рассмотрим движение электрона (заряд $-e$, масса $m$) в декартовой системе координат. Пусть ось $x$ направлена вдоль начальной скорости электрона (вправо), ось $y$ — вертикально вверх, а магнитное поле $\vec{B}$ направлено вдоль оси $z$ (на нас).
+
+Напряженность электрического поля в конденсаторе $E = V/h$. Чтобы электрон мог пролететь, электрическая сила должна компенсировать магнитную, следовательно, вектор $\vec{E}$ направлен вверх.
+
+Запишем уравнения движения электрона (проекции второго закона Ньютона).
+По оси $x$ действует только проекция магнитной силы Лоренца, возникающая при вертикальном смещении:
+$$m \frac{dv_x}{dt} = -eB v_y = -eB \frac{dy}{dt}$$
+
+Умножим на $dt$ и проинтегрируем с учетом начальных условий (при $y = 0$, $v_x = v$):
+$$m(v_x - v) = -eBy \implies v_x = v - \frac{eB}{m}y \quad (1)$$
+
+По оси $y$ действуют электрическая сила и проекция магнитной силы от горизонтальной скорости:
+$$m \frac{dv_y}{dt} = eB v_x - eE$$
+
+Подставим выражение $(1)$ для $v_x$:
+$$m \frac{dv_y}{dt} = eB \left( v - \frac{eB}{m}y \right) - eE = e(Bv - E) - \frac{e^2B^2}{m}y$$
+
+Полученное уравнение описывает гармонические колебания. Найдем координату равновесия $y_0$, при которой ускорение по оси $y$ равно нулю:
+$$e(Bv - E) - \frac{e^2B^2}{m}y_0 = 0 \implies y_0 = \frac{m(Bv - E)}{eB^2}$$
+
+Поскольку электрон влетает в конденсатор в точке $y = 0$ с нулевой вертикальной скоростью, эта точка является крайней точкой колебаний. Максимальное отклонение от начальной оси составит:
+$$y_{max} = 2y_0 = \frac{2m(Bv - E)}{eB^2}$$
+
+Для того чтобы электрон прошел через конденсатор и не столкнулся с пластинами, максимальное отклонение по модулю не должно превышать половины расстояния между пластинами:
+$$|y_{max}| \le \frac{h}{2}$$
+$$\left| \frac{2m(Bv - E)}{eB^2} \right| \le \frac{h}{2}$$
+
+Подставив $E = V/h$ и разделив на $B$, получим искомое условие на начальную скорость $v$:
+$$\left| v - \frac{V}{Bh} \right| \le \frac{eBh}{4m}$$
+
+Раскрывая модуль, получаем полный диапазон допустимых скоростей:
+$$\frac{V}{Bh} - \frac{eBh}{4m} \le v \le \frac{V}{Bh} + \frac{eBh}{4m}$$
+*(При условии, что левая граница больше нуля, иначе электрон не полетит вперед изначально).*
#### Ответ
\begin{equation}
ещё строк без изменений 6