Medelkraft på en elektron i cirkelrörelse i ett magnetiskt fält
Hej. Frågan är:
"Ett homogent vertikalt magnetfält har ett rektangulärt tvärsnitt PQRS, se figur:"
(halvdålig återskapelse av figuren)
"En horisontell ström av elektroner kommer in i fältet vid A, vinkelrätt mot PQ med farten 6.2 Mm/s.
De böjs och lämnar åter fältet vinkelrätt mot PQ vid B. Avståndet AB är 0.120 m. Elektronstrålen befinner sig hela tiden i vakuum. Bortse från jordmagnetiska fältet och gravitationen."
b-uppgiften är följande:
"Hur stor medelkraft vinkelrätt mot PQ verkar på elektronerna under den tid de rör sig i magnetfältet?"
Min lösning:
Kraften som verkar vinkelrätt mot PQ blir Fsinα, där F är den magnetiska kraften och α är vinkeln som elektronen gör med mittpunkten på halvcirkeln. Om man då vill ha en approximation på medelkraften kan man välja ut n vinklar och beräkna dessa värden och sedan dela summan med antalet termer, n. Alltså får man att
Fmedel≈1nn∑k=0Fsin(πkn)
Låter man antalet vinklar gå mot oändlighet får man då en likhet
Fmedel=limn→∞Fnn∑k=0sin(πkn) =Flimn→∞n∑k=0sin(πkn)1n
Om vi multiplicerar in π i summan blir det en riemannsumma av π∫0sinx
Därför är
Vi kan beräkna F som eftersom elektronerna rör sig i en cirkel.
Då får vi slutligen att
Detta svar stämmer enligt facit men jag tror inte att det var såhär det var tänkt att man skulle lösa uppgiften. Jag tycker min väg är rätt så komisk, men kanske inte det jag vill använda i framtiden! Hur ska man lösa det? Jag tänker att vi har ett medelvärde över ett kontinuerligt intervall och då borde man väl behöva beräkna en integral?
Du kan räkna med impuls istället. Medelkraften fås som:
Tillägg: 11 nov 2024 00:18
Notera för din info att:
Så resultatet följer naturligt eftersom medelvärdet av en funktion i ett intervall är integralen över intervallet delat med längden på det.
SaintVenant skrev:Du kan räkna med impuls istället. Medelkraften fås som:
Tillägg: 11 nov 2024 00:18
Notera för din info att:
Så resultatet följer naturligt eftersom medelvärdet av en funktion i ett intervall är integralen över intervallet delat med längden på det.
Juste! Tack!