કેથોડ ગરમ થવાથી ઉત્સર્જાયેલ એક ઈલેક્ટ્રૉન, $ 2.0 \;kV$ વિદ્યુત સ્થિતિમાન તફાવત વડે પ્રવેગિત થઈને, $0.15\; T$ જેટલા નિયમિત ચુંબકીયક્ષેત્રના વિસ્તારમાં દાખલ થાય છે. જો આ ક્ષેત્ર,
$(a)$ પ્રારંભિક વેગને લંબ રૂપે હોય,
$(b)$ પ્રારંભિક વેગ સાથે $30^o$ કોણ બનાવતું હોય, તો ઈલેક્ટ્રૉનના ગતિ પથની ગણતરી કરો.
Magnetic field strength, $B=0.15 \,T$
Charge on the electron, $e=1.6 \times 10^{-19} \,C$
Mass of the electron, $m=9.1 \times 10^{-31}\, kg$
Potential difference, $V =2.0\, kV =2 \times 10^{3} \,V$
Thus, kinetic energy of the electron $=e V$
$\Rightarrow e V=\frac{1}{2} m v^{2}$
$v=\sqrt{\frac{2 e V}{m}}\dots(i)$
Where,
$v=$ Velocity of the electron
$(a)$ Magnetic force on the electron provides the required centripetal force of the electron. Hence, the electron traces a circular path of radius $r$ Magnetic force on the electron is given by the relation,$ Bev$
Centripetal force $=\frac{m v^{2}}{r}$
$\therefore B e v=\frac{m v^{2}}{r}$
$r=\frac{m v}{B e}\dots(ii)$
From equations $(i)$ and $(ii)$, we get
$r=\frac{m}{B e}\left[\frac{2 e V}{m}\right]^{1 / 2}$
$=\frac{9.1 \times 10^{-31}}{0.15 \times 1.6 \times 10^{-19}} \times\left(\frac{2 \times 1.6 \times 10^{-19} \times 2 \times 10^{3}}{9.1 \times 10^{-31}}\right)^{1 / 2}$
$=100.55 \times 10^{-5}$
$=1.01 \times 10^{-3} \,m$
$=1\, m,m$
Hence, the electron has a circular trajectory of radius $1.0\, m\,m$ normal to the magnetic field.
$(b)$ When the field makes an angle $\theta$ of $30^{\circ}$ with initial velocity, the initial velocity will be, $v_{1}=v \sin \theta$
From equation $(ii)$, we can write the expression for new radius as:
$r_{1}=\frac{m v_{1}}{B e}$
$=\frac{m v \sin \theta}{B e}$
$=\frac{9.1 \times 10^{-31}}{0.15 \times 1.6 \times 10^{-19}} \times\left[\frac{2 \times 1.6 \times 10^{-19} \times 2 \times 10^{3}}{9 \times 10^{-31}}\right]^{\frac{1}{2}} \times \sin 30^{\circ}$
$=0.5 \times 10^{-3}\, m$
$=0.5 \,m\,m$
Hence, the electron has a helical trajectory of radius $0.5 \,m\,m$, with axis of the solenoid along the magnetic field direction.
એકસમાન ચુંબકીયક્ષેત્ર $\overrightarrow B $ માં એક વિજભારિત કણ $v$ વેગથી ગતિ કરે છે. કણ દ્વારા અનુભવાતું ચુંબકીય બળ કેટલું હશે?
$4 \,{amu}$ અને $16\, amu$ દળ ધરાવતા બે આયન પરના વિદ્યુતભાર અનુક્રમે $+2 {e}$ અને $+3 {e}$ છે. આ આયનો સતત લંબરૂપ ચુંબકીય ક્ષેત્ર ધરાવતા પ્રદેશમાંથી પસાર થાય છે. જો બંને આયનની ગતિઉર્જા સમાન હોય તો ....
એક ઓરડામાં, $6.5 \;G \left(1 \;G =10^{-4} \;T \right)$ જેટલું નિયમિત ચુંબકીય ક્ષેત્ર રાખેલું છે. આ ક્ષેત્રમાં લંબ રૂપે એક ઇલેક્ટ્રૉન $4.8 \times 10^{6} \;m s ^{-1}$ ઝડપે છોડવામાં આવે છે. ઈલેક્ટ્રૉનનો માર્ગ વર્તુળાકાર કેમ હશે તે સમજાવો. વર્તુળાકાર કક્ષાની ત્રિજ્યા શોધો.
$\left(e=1.5 \times 10^{-19} \;C , m_{e}=9.1 \times 10^{-31}\; kg \right)$
સમાન ગતિ ઊર્જાના ડયુટેરોન અને આલ્ફા કણને ચુંબકીયક્ષેત્ર સાથે લંબ દાખલ કરવામાં આવે છે. તેમના વર્તુળાકાર પથની ત્રિજ્યા અનુક્રમે $r_{d}$ અને $r_{\alpha}$ છે. $\frac{r_{d}}{r_{\alpha}}$ નું મૂલ્ય કેટલું થાય?
પ્રોટોન,ઇલેક્ટ્રોન અને હીલિયમ ન્યુક્લિયસ પાસે સમાન ઉર્જા છે.તેના સમતલને લંબ ચુંબકીય ક્ષેત્રને કારણે તે વર્તુળાકાર કક્ષામાં ભ્રમણ કરે છે.તેમની ત્રિજ્યા અનુક્રમે $r_p, r_e$ અને $r_{He}$ હોય તો....