Розглянувши фотографію треків заряджених частинок, які рухалися в магнітному полі визначити відношення заряду до маси невідомої частинки, а також знак заряду цієї частки, якщо відомо, що лівий трек належить ядру атома водню, правий невідомої частинки. Ставлення заряду атома водню до його масі одно 9,6 × 10 7 Кл / кг. Модулі початкових швидкостей частинок однакові. Індукція магнітного поля 2,2 Тл. Напрямок магнітного поля показано на рис. 5.1.
Рішення. Для вирішення цього завдання обидва трека обережно переносять на кальку або роблять ксерокопію малюнка. Потім вимірюють радіуси кривизни треків. Для цього спочатку знаходять центри кривизни. У середніх ділянках треків проводять по дві хорди і в середині до них відновлюють перпендикуляри. Точки перетину перпендикулярів будуть центрами кривизни треків. Потім вимірюють радіуси кривизни за допомогою вимірювальної лінійки, враховуючи масштаб знімка.
Мал. 5.1.Трекі заряджених частинок в магнітному полі
На заряджену частку, що рухається в магнітному полі, діє сила Лоренца, вектор якої перпендикулярний вектору швидкості частинки. Ця сила є доцентровою силою:
Звідси модуль швидкості невідомої частинки u1 буде дорівнює:
де q1 - заряд частинки;
R1 - радіус кривизни треку;
B - модуль магнітної індукції.
Модуль швидкості ядра атома водню u2 дорівнює:
де q2 - заряд ядра водню;
m2 - маса ядра атома водню;
R2 - радіус кривизни треку.
Так як за умовою u1 = u2. то
Підставляючи в останню формулу числові дані, знаходимо:
Виконаємо перевірку одиниць вимірювання величин.
Скориставшись правилом лівої руки визначаємо, що наша частка заряджена позитивно.
Завдання для самостійного виконання за варіантами
Невідомі частки 1 і 2 (див. Рис. 5.2) пройшли прискорює різниця потенціалів U і влетіли перпендикулярно лініям магнітної індукції В в камеру Вільсона. За фотографії треку визначте питомий заряд частинок q / m і вкажіть знаки їх заряду. При вимірюванні радіусів треків враховуйте масштаб знімка, вказаний на рис. 5.2. Напрямок ліній магнітної індукції вказано на малюнку позначенням: # 157; - перпендикулярно листу паперу "до нас", Ä - перпендикулярно листу паперу "від нас". Дані наведені в табл. 5.1.