Pregunta
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An electron \( \left(q=-1.6 \times 10^{-19} \mathrm{C}\right) \) enters a constant 2-T magnetic field at an angle of \( 45^{\circ} \) to the field with a speed of \( 4 \times 10^{5} \mathrm{~m} / \mathrm{s} \). Find the magnitude of the force on the electron. The magnitude of the force is \( \square \times 10 \square \mathrm{~N} \). (Use scientific notation. Round to two decimal places as needed.)

Ask by Simpson Harris. in the United States
Feb 03,2025

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The magnitude of the force on the electron is \( 9.05 \times 10^{-14} \, \mathrm{N} \).

Solución

To determine the magnitude of the force on the electron, we'll use the formula for the magnetic force on a charged particle: \[ F = |q| v B \sin(\theta) \] **Given:** - Charge of the electron, \( q = 1.6 \times 10^{-19} \) C (magnitude) - Velocity, \( v = 4 \times 10^{5} \) m/s - Magnetic field, \( B = 2 \) T - Angle, \( \theta = 45^\circ \) **Step-by-Step Calculation:** 1. **Calculate \(\sin(45^\circ)\):** \[ \sin(45^\circ) = \frac{\sqrt{2}}{2} \approx 0.7071 \] 2. **Plug the values into the formula:** \[ F = (1.6 \times 10^{-19} \, \text{C}) \times (4 \times 10^{5} \, \text{m/s}) \times (2 \, \text{T}) \times 0.7071 \] 3. **Multiply the numerical values:** \[ 1.6 \times 4 \times 2 \times 0.7071 = 9.05 \] 4. **Combine the powers of ten:** \[ 10^{-19} \times 10^5 = 10^{-14} \] 5. **Final calculation of the force:** \[ F = 9.05 \times 10^{-14} \, \text{N} \] **Answer:** The magnitude of the force on the electron is \( 9.05 \times 10^{-14} \, \mathrm{N} \). **Final Answer:** The magnitude of the force on the electron is \( 9.05 \times 10^{-14} \, \mathrm{N} \).

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The Deep Dive

To find the magnitude of the force on the electron, we can use the formula for magnetic force: \[ F = |q| v B \sin(\theta) \] where: - \( F \) is the magnetic force, - \( |q| \) is the magnitude of the charge of the electron (\( 1.6 \times 10^{-19} \mathrm{C} \)), - \( v \) is the speed of the electron (\( 4 \times 10^{5} \mathrm{m/s} \)), - \( B \) is the magnetic field strength (\( 2 \mathrm{T} \)), - \( \theta \) is the angle (in this case, \( 45^{\circ} \)). First, we need to find \( \sin(45^{\circ}) \): \[ \sin(45^{\circ}) = \frac{\sqrt{2}}{2} \approx 0.7071 \] Now, substituting the values into the formula: \[ F = (1.6 \times 10^{-19} \mathrm{C}) (4 \times 10^{5} \mathrm{m/s}) (2 \mathrm{T}) \left(0.7071\right) \] \[ F = (1.6 \times 4 \times 2 \times 0.7071) \times 10^{-19} \times 10^{5} \] Calculating inside the parentheses: \[ F \approx (12.5664) \times 10^{-14} \mathrm{N} \] Now, converting this to a scientific notation to match the required format: \[ F \approx 1.26 \times 10^{-13} \mathrm{N} \] Thus, rounding to two decimal places, the magnitude of the force on the electron is \[ 1.26 \times 10^{-13} \mathrm{N} \] The magnitude of the force is \( 1.26 \times 10^{-13} \mathrm{~N} \).

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