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एक प्रकोष्ठ में $6.5 G \left(1 G =10^{-4} T \right.$ ) का एकसमान चुंबकीय क्षेत्र बनाए रखा गया है। इस चुंबकीय क्षेत्र में एक इलेक्ट्रॉन $4.8 \times 10^{6} \,m s ^{-1}$ के वेग से क्षेत्र के लंबवत भेजा गया है। व्याख्या कीजिए कि इस इलेक्ट्रॉन का पथ वृत्ताकार क्यों होगा? वृत्ताकार कक्षा की त्रिज्या ज्ञात कीजिए।
$\left(e=1.5 \times 10^{-19} \;C , m_{e}=9.1 \times 10^{-31}\; kg \right)$
Solution
Magnetic field strength, $B=6.5 \,\,G=6.5 \times 10^{-4} \,T$
Speed of the electron, $V=4.8 \times 10^{6}\, m / s$
Charge on the electron, $e=1.6 \times 10^{-19} \,C$
Mass of the electron, $m_{e}=9.1 \times 10^{-31} \,kg$
Angle between the shot electron and magnetic field, $\theta=90^{\circ}$
Magnetic force exerted on the electron in the magnetic field is given as:
$F=e v B \sin \theta$
This force provides centripetal force to the moving electron. Hence, the electron starts moving
in a circular path of radius $r$ Hence, centripetal force exerted on the electron, $F_{e}=\frac{m v^{2}}{r}$
In equilibrium, the centripetal force exerted on the electron is equal to the magnetic force i.e., $F_{c}=F$
$\frac{m v^{2}}{r}=e v B \sin \theta$
$r=\frac{m v}{B e \sin \theta}$
$=\frac{9.1 \times 10^{-31} \times 4.8 \times 10^{6}}{6.5 \times 10^{-4} \times 1.6 \times 10^{-19} \times \sin 90^{\circ}}$
$=4.2 \times 10^{-2} \,m =4.2 \,cm$
Hence, the radius of the circular orbit of the electron is $4.2\, cm$
