الكهرومغناطيسية
شحنة في مجال B
انزلق بسرعة شحنة الاختبار — تظهر القوة المغناطيسية F = qv×B في القراءات.
شحنة في مجال B — محاكاة الكهرومغناطيسية تفاعلية. انزلق بسرعة شحنة الاختبار — تظهر القوة المغناطيسية F = qv×B في القراءات. مختبر فيزياء افتراضي مجاني يعمل في المتصفح مع قياسات حية بوحدات النظام الدولي وشرح موجّه.
القوة المغناطيسية
حرّك سرعة شحنة الاختبار — تظهر القوة المغناطيسية F = qv×B في القراءات.
شحنة اختبار q تتحرك بسرعة v في مجال B منتظم تشعر بقوة مغناطيسية F_B = q(v×B) عمودية على كل من v وB. يستخدم المسبق منطقة B منتظمة (لا سلكًا يحمل تيارًا) لذا تنطبق قوة لورنتز فقط. سهم F_E الأصفر وسهم F_B الأرجواني يفصلان الجزء الكهربائي عن المغناطيسي؛ المحصلة F = F_E + F_B. اضغط تشغيل لترى الحركة على امتداد v.
- F = qv×B
- F ⊥ v and B
موجز التحقيق
خطط للسؤال قبل فتح المختبر
تعكس المقدمة الصفحة المُصيّرة مسبقًا: سؤال القيادة، والتوقعات المتنافسة، وأدوار المتغيرات، والقوانين الحاكمة، والتجهيز، والتحليل، وأسئلة التوسع تبقى مرئية وبهذا الترتيب.
السؤال القائد
جسيم مشحون يتحرك عبر منطقة مجال مغناطيسي منتظم. هل تعتمد القوة المغناطيسية عليه على سرعة الجسيم، أم على شدة المجال فقط؟
توقعات للموازنة
- تعتمد القوة على شدة المجال فقط، لا السرعة.
- لا تعتمد القوة المغناطيسية على أي من الكميتين بطريقة بسيطة.
- تعتمد القوة على شدة المجال وسرعة الجسيم معًا — الجسيمات الأسرع تشعر بقوة مغناطيسية أقوى.
أدوار المتغيرات
ما تضبطه:
- المركبة الأفقية للسرعة v_x (m/s)
- المركبة الرأسية للسرعة v_y (m/s)
ما تقيسه:
- مقدار القوة F (µN)
كيف يجري التحقيق
- افتح مسبق qv-cross-b واضغط إعادة الضبط. منطقة المجال لها Bz = 0.12 T ثابتة؛ شحنة الاختبار q = 3×10⁻¹⁰ C.
- فعّل قراءة مقدار القوة على شحنة الاختبار.
- اضبط مركبتي سرعة شحنة الاختبار لكل تجربة وسجل مقدار القوة.
المعادلة الحاكمة
قوة لورنتز (المغناطيسية) — F_B = q·v×B
شحنة q تتحرك بسرعة v عبر مجال مغناطيسي B تشعر بقوة F = qv×B عمودية على كل من سرعتها والمجال. مقدارها |F| = |q||v||B| عندما تكون v عمودية على B.
ما يطلب من الطلاب استخراجه في ورقة العمل القابلة للطباعة
- لمحاولة واحدة، احسب |F| = |q|·|B|·|v| باستخدام q = 3×10⁻¹⁰ C و B = 0.12 T و |v| = √(v_x² + v_y²). قارن بالجدول.
- اشرح لماذا يعتمد مقدار القوة المغناطيسية على سرعة الجسيم الكلية |v| لا على اتجاه سرعته — رغم أن اتجاه القوة يعتمد فعلًا على جهة حركته.
أين يظهر هذا خارج المختبر
- القوة المغناطيسية دائمًا عمودية على السرعة (F = qv×B)، لذا تستطيع تغيير اتجاه الجسيم لكن أبدًا سرعته. اشرح لماذا لا يستطيع المجال المغناطيسي وحده تسريع جسيم مشحون أو إبطاءه، بل توجيهه فقط.
- جسيم مشحون يتحرك عموديًا على مجال مغناطيسي منتظم يسير في دائرة، لأن القوة المغناطيسية تشير دائمًا نحو مركز الدائرة. اشرح، باستخدام F = qvB، لماذا يرسم الجسيم الأسرع في المجال نفسه دائرة أكبر.
- AP Physics 2 — Unit 12: Magnetism and Electromagnetism
- AP Physics C: Electricity and Magnetism — Unit 12: Magnetic Fields and Electromagnetism
- IB Physics — D.3 Motion in electromagnetic fields
- General High School Physics — Magnetism & electromagnetism
- NGSS High School Physics — Electric current and magnetic fields
- أهلًا بك في الشحنة بمجال B
- حدد شحنة الاختبار
- اضغط تشغيل
- قوة على شحنة متحركة
- افتح لوحة الخصائص
- أحسنت!
افتح المحاكاة التفاعلية لبناء المشهد، واضغط تشغيل، واستكشف بقياسات حية وشرح موجّه.