A long solenoid has 110 turns/cm and carries current i. An electron moves within the solenoid...

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Question

Physics

A long solenoid has 110 turns/cm and carries current i. Anelectron moves within the solenoid in a circle of radius 2.54 cmperpendicular to the solenoid axis. The speed of the electron is0.0635c (c = speed of light, equal to 2.998 Ã— 108 m/s). Find thecurrent i in the solenoid.

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Given that
The number of turns per unit length is n = N/L

Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â = 110turns /cm

Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â = 11000 turns /m

Radius is R = 2.54 cm

Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â = 2.54*10^-2 m

Speedof electron is v = 0.0635c

Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â = 0.0635*(2.998*10^8m/s)

Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â = 0.1903*10⁸m/sÂ Â Â Â Â Â

-----------------------------------------------------------------------------------------------------

Â Â Â Â If the electron moving in uniform magnetic field then

Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Bev = mv² /R

Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â B = mv / R*e

Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â

= (9.11*10^-31 kg)(0.1903*10^8 m/s ) /(2.54*10^-2 m)(1.602*10^-19C)Â Â

Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â = 0.426 *10^-2 T

Â Â Â Â The magneticfield inside the solenoid is B = Î¼₀*n*I

Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â I= B / Î¼_o*nÂ Â Â Â Â

Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â

= 0.426 *10^-2 T / (4Ï€*10^-7 T.m /A * 11000 turns/m )

Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â =3.08 A

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