La masa de un protón es 1847 veces la de un electrón. Un electrón y un protón que tienen el mismo KE inicial se proyectan en un campo eléctrico uniforme. ¿Cuál camino tendrá más curvatura y por qué?

Ambas partículas tienen la misma carga y, por lo tanto, experimentan el mismo valor absoluto F de fuerza electrostática (pero con signos opuestos). Dos casos extremos:

  1. Si se proyectan paralelas al campo, sus trayectorias tienen la misma curvatura, es decir, cero, por la trivial razón de que ambas partículas simplemente se aceleran o desaceleran a lo largo de sus respectivas trayectorias.
  2. Si se proyectan en ángulo recto con el campo, sus caminos también tienen la misma curvatura, al menos inicialmente, pero por una razón más complicada. La fuerza centrífuga es mv² / r, por lo tanto, una partícula con energía cinética inicial E = ½mv² que se mueve con un radio de curvatura inicial r experimenta inicialmente una fuerza centrífuga lateral 2E / r, equilibrada por su fuerza electrostática común F. Dado que E y F son iguales para ambas partículas, también lo es su radio de curvatura, es decir, r = 2E / F.

(Esta es una pregunta capciosa en la que generalmente se solicitan campos magnéticos , para los cuales la trayectoria del electrón es más cuadrada (1847) que la del protón cuando tienen el mismo KE).

En el continuo del caso 2 al caso 1, ambas curvaturas disminuirán a cero a medida que los caminos se enderezan, por lo tanto, ambos pasarán por el mismo conjunto de curvaturas de 2E / F a cero. Lo que no sé es si alcanzarán las mismas curvaturas al mismo tiempo. Alguien más puede divertirse con eso. 🙂

El electrón tiene una masa más baja y, por lo tanto, se curvará mucho más que el protón.

los campos magnéticos no aceleran las partículas en una dirección lineal, sino que cambian la velocidad en una dirección y conservan la energía cinética, lo que obliga a que la velocidad de las partículas aumente en otra dirección, por lo tanto, se observa una fuerza centrífuga sobre la partícula.

a partir de esto podemos encontrar el momento angular de una partícula cargada, así como el momento intrínseco de su giro.

Espero estar en lo cierto, un QEDnerd profesional me dirá lo contrario, ejem, corrígeme 🙂

La fuerza aplicada al electrón y al protón tendrá la misma magnitud, pero será de dirección opuesta.

El electrón se acelerará 1847 veces más que el protón (y tendrá más curvatura), de acuerdo con la segunda ley del movimiento de Newton. (Fuerza = Masa * Aceleración)

Si hubiera dicho campo magnético en lugar de campo electrostático, el hecho de que tengan el mismo KE significa que tienen velocidades diferentes y, por lo tanto, se curvarán igual. En el campo eléctrico Martin B’s. la respuesta aplica

Lo sentimos, pero ¿cuál es la orientación del camino de las partículas hacia el campo eléctrico aplicado? Porque si son paralelos, no habrá curvatura.

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