(1)设匀强磁场的磁感应强度的大小为B。令圆弧
是自C点垂直于BC入射的电子在磁场中的运行轨道。电子所受到的磁场的作用力
应指向圆弧的圆心,因而磁场的方向应垂直于纸面向外。圆弧
的圆心在CB边或其延长线上。依题意,圆心在A、C连线的中垂线上,故B 点即为圆心,圆半径为
按照牛顿定律有
联立①②式得
(2)由(1)中决定的磁感应强度的方向和大小,可知自
点垂直于
入射电子在A点沿DA方向射出,且自BC边上其它点垂直于入射的电子的运动轨道只能在BAEC区域中。因而,圆弧
是所求的最小磁场区域的一个边界。
为了决定该磁场区域的另一边界,我们来考察射中A点的电子的速度方向与BA的延长线交角为
(不妨设
)的情形。该电子的运动轨迹
如右图所示。
图中,圆
的圆心为O,pq垂直于BC边,由③式知,圆弧
的半径仍为
,在D为原点、DC为x轴,AD为
轴的坐标系中,P点的坐标
为
这意味着,在范围
内,p点形成以D为圆心、
为半径的四分之一圆周
,它是电子做直线运动和圆周运动的分界线,构成所求磁场区域的另一边界。
因此,所求的最小匀强磁场区域时分别以
和
为圆心、
为半径的两个四分之一圆周
和
所围成的,其面积为