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.
અનુક્રમે $4\,A$ અને $2\,A$ પ્રવાહ ધરાવતા બેેે લાંબા સમાંતર વાહકો $S _{1}$ અને $S _{2}$ ને $10 \,cm$ અંતરે છૂટા રાખવામાં આવ્યા છે. વાહકોને $x$-અક્ષની દિશામાં $X-Y$ સમતલમાં રાખવામાં ધરાવતો એક વીજભારિત કણ બિંદુ $P$ આગળથી $\vec{v}=(2 \hat{i}+3 \hat{j}) \,m / s$ ના વેગ સાથે પસાર થાય છે, જ્યાં $\hat{i}$ અને $\hat{j}$ અનુક્રમે $x$ અને $y$ અક્ષોની દિશામાં એકમ સદિશ છે. વિદ્યુતભારીત કણ પર લાગતું બળ $4 \pi \times 10^{-5}(-x \hat{i}+2 \hat{j}) \,N$ છે. $x$ નું મૂલ્ય ........... થશે.
એક ઈલેકટ્રોન ધન$-x$ અક્ષ પર ગતિ કરે છે.જો ઋણ $z-$અક્ષની સમાંતર દિશામાં સમાન ચુંબકીય ક્ષેત્ર લગાડવામાં આવે તો,
$A$. ઈલેકટ્રોન ધન$-y$ અક્ષ પર ચુંબકીય બળ અનુભવશે.
$B$. ઈલેકટ્રોન ઋણ$-y$ અક્ષ પર ચુંબકીય બળ અનુભવશે.
$C$. ઈલેકટ્રોન કોઈ પણ પ્રકારનું બળ ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં અનુભવતું નથી.
$D$. ઇલેકટ્રોન ધન$-x$ અક્ષ પર સતત ગતિ કરશે.
$E$. ઈલેકટ્રોન ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં વર્તુળાકાર પથ પર ગતિ કરશે.
યોગ્ય જવાબ નીચેના વિકલ્પોમાથી પસંદ કરો:
$0.1\,ke\,V$ ઊર્જા ધરાવતંં એક ઇલેકટ્રોન $1 \times 10^{-4}\,W\,bm ^{-2}$ જેટલા પૃથ્વીના ચુંબકીંય ક્ષેત્રમાં કાટકોણે ગતિ કરે છે. ઈલેકટ્રોનના પરિક્રમણની આવૃત્તિ $.....$ હશે. :( ઈલેકટ્રોનનું દળ = $9.0 \times 10^{-31}\,kg$ લો.)
જો સમાન વેગમાન ધરાવતો ઇલેક્ટ્રોન અને પ્રોટોન ચુંબકીયક્ષેત્રને લંબ પ્રવેશે, તો ...
એક ઇલેકટ્રોન,એક પ્રોટ્રોન અને એક આલ્ફા કણની ગતિઊર્જા સમાન છે.તેઓ સમાન ચુંબકીયક્ષેત્ર $B$ માં અનુક્રમે $r_e,r_p$ અને ${r_\alpha }$ ત્રિજયા ધરાવતી વર્તુળાકાર કક્ષામાં ગતિ કરે છે. $r_e,r_p$ અને $\;{r_\alpha }$વચ્ચેનો સંબંધ