2016S.8.5

Ponieważ cząstka porusza się po okręgu w sposób przedstawiony na rysunku, to znaczy, że siła Lorentza (a przynajmniej jej składowa) musi być zwrócona do środka okręgu, bo ona pełni rolę siły dośrodkowej - cząstka musi być więc naładowana dodatnio. Poniżej zamieszczam prowizoryczny rysunek, na którym narysowałem wektory indukcji B, prędkości v i wynikającej z nich siły Lorentza działającej na cząstkę gdy jest ona w skrajnym prawym punkcie tego okręgu.

Jak widać pozioma składowa siły Lorentza faktycznie jest zwrócona do środka (to dobrze, wymusza ona ruch po okręgu), ale jest też niewielka składowa pionowa, która sprawia, że ta cząstka będzie przemieszczać się w stronę bieguna N. Wynika to z niejednorodności pola magnetycznego, którego linie jak widać są zakrzywione.

Ja nadal nie widzę dlaczego cząsta porusza się do góry, skoro indukcja magnetyczna działa w dół to nie powinna lecieć w dół?

Ale to jak zwrócony jest wektor indukcji magnetycznej nie wpływa bezpośrednio na to, w którą stronę porusza się cząstka. Na to będzie miała wpływ siła wypadkowa działająca na cząstkę, którą w tym przypadku jest siła Lorentza. A ponieważ ta ma składową pionową zwróconą w górę, to tak też zacznie przemieszczać się cząstka.

Skąd wiadomo, że ten wektor siły będzie skierowany minimalnie w górę a nie w dół? Czy w jakiś sposób sugerują to linie pola?

Tak, wynika to z faktu, że siła Lorentza zawsze będzie prostopadła do linii pola (i do prędkości cząstki również). Więc ponieważ linia pola magnetycznego w tym punkcie jest ułożona pod takim "skosem" jak na rysunku, to skoro siła Lorentza jest do niej prostopadła, to faktycznie jest skierowana nieco w górę.