Направление действия силы Ампера со стороны магнитного поля на участок проводника с током зависит от трех факторов: направления тока в проводнике, направления магнитного поля и ориентации проводника относительно магнитного поля.
Для определения направления действия силы Ампера на участок проводника с током используем правило левой руки.
1. Удерживаем левую руку вперед, так чтобы большой палец указывал в направлении тока в проводнике.
2. Закручиваем пальцы вокруг проводника в сторону направления магнитного поля.
3. Направление вытянутого указательного пальца будет указывать направление действия силы Ампера на данный участок проводника с током.
Для участка проводника с током на рисунке даны следующие направления:
- Ток в проводнике направлен сверху вниз (нарисованная стрелка внизу проводника),
- Направление магнитного поля указано стрелками гравитационного поля в вертикальном направлении (нарисованные стрелки внизу и сверху).
Следуя указанным выше правилам, можем определить, что направление действия силы Ампера на участок проводника с током будет направлено влево (горизонтальная стрелка влево в области проводника).
Вторая часть вопроса касается силы Лоренца на заряженную частицу. Сила Лоренца, действующая на заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле, векторно перемножает скорость частицы, направление магнитного поля и заряд частицы.
Для определения направления силы Лоренца используется правило левой руки:
1. Удерживаем левую руку вперед, так чтобы большой палец указывал в направлении скорости частицы.
2. Закручиваем пальцы вокруг направления магнитного поля.
3. Направление вытянутого указательного пальца будет указывать направление силы Лоренца на заряженную частицу.
На рисунке второй части вопроса даны следующие направления:
- Заряженная частица движется слева направо (стрелка слева от заряженной частицы).
- Направление магнитного поля указано стрелками гравитационного поля в горизонтальном направлении (нарисованные стрелки слева и справа от заряженной частицы).
Используя правило левой руки, можно определить, что направление силы Лоренца на заряженную частицу будет направлено вниз (вертикальная стрелка вниз от заряженной частицы).
Таким образом, направление действия силы Ампера на участок проводника с током будет влево, а направление силы Лоренца на заряженную частицу будет вниз.
Школьный учитель ("Я"): Привет! Конечно, я помогу тебе решить эту задачу. Давай начнем!
Первым шагом нам необходимо вычислить изменение удельного сопротивления. Для этого мы используем формулу:
∆ρ = ρ₂ - ρ₁,
где ∆ρ - изменение удельного сопротивления,
ρ₁ - удельное сопротивление при температуре 500 К,
ρ₂ - удельное сопротивление при температуре 700 К.
Подставив значения, получим:
∆ρ = 810^3 - 410^4.
Теперь давай вычислим ширину запрещенной зоны. Для этого нужно воспользоваться формулой:
∆ρ = α * ρ * ∆T,
где α - температурный коэффициент сопротивления,
∆T - изменение температуры.
Мы можем переписать эту формулу следующим образом:
∆T = ∆ρ / (α * ρ).
Так как нам даны значения удельного сопротивления при двух температурах, мы можем использовать разность ∆ρ и значение удельного сопротивления при одной из температур для вычисления ∆T. Давай подставим значения:
∆T = (810^3 - 410^4) / (α * ρ₁),
где ρ₁ - удельное сопротивление при температуре 500 К.
Теперь мы можем вычислить значение ширины запрещенной зоны. Предположим, что ширина запрещенной зоны обозначается как E. Тогда мы можем использовать формулу:
E = ∆T * (k * T) / (e * q),
где k - постоянная Больцмана (1.38 * 10^-23 Дж/К),
T - температура (в нашем случае 500 К или 700 К),
e - заряд электрона (1.6 * 10^-19 Кл),
q - значение заряда внешнего поля (200 В/м).
Подставляя значения, получим:
E = ∆T * (k * T) / (e * q).
Для вычисления E нам также понадобится значение ∆T, которое мы рассчитали ранее.
Теперь перейдем к плотности тока. Мы используем закон Ома:
J = E / ρ₂,
где J - плотность тока,
E - ширина запрещенной зоны (которую мы рассчитали ранее),
ρ₂ - удельное сопротивление при температуре 700 К.
Подставим значения и рассчитаем плотность тока.
Школьник: Спасибо! Я понял. Я попробую решить эту задачу по шагам, используя твои объяснения.
D=1/0.5=2 дптр.