Zadanie ZF-907
o zadaniu...
- Publikacja w Delcie: lipiec 2016
- Publikacja elektroniczna: 1 lipca 2016
Skolimowana wiązka protonów ma kształt walca o promieniu
Protony wiązki poruszają się ze stałą prędkością
równolegle do osi wiązki. Jaka siła działa na proton poruszający się w odległości
Przyjmujemy, że wewnątrz wiązki liczba protonów na jednostkę objętości jest stała i wynosi 

i
wzdłuż wiązki są równe zeru. Z symetrii układu wynika, że dla każdej wartości
różne od zera mogą być tylko składowa pola
prostopadła do osi wiązki, skierowana od osi wiązki na zewnątrz i składowa pola
prostopadła do pola
i do prędkości
Wartości
i
są przy tym jedynie funkcjami odległości
od osi wiązki. Na podstawie prawa Gaussa (obliczamy strumień
przez powierzchnię walca) mamy
oznacza ładunek protonu,
to przenikalność dielektryczna próżni, a
- "grubość plasterka" wiązki. Prawo Ampère'a (obliczamy krążenie wzdłuż okręgu o środku w centrum wiązki) prowadzi natomiast do równania
jest przenikalnością magnetyczną próżni. Podstawiając otrzymane w ten sposób wartości
i
do wzoru na siłę Lorentza, otrzymujemy, że na proton wiązki działa siła
prostopadła do osi wiązki i skierowana na zewnątrz wiązki: