La força de Lorentz: una càrrega en moviment en un camp magnètic

1 · Prediu

Una partícula carregada travessa una regió de camp magnètic uniforme. Depèn la força magnètica de la velocitat de la partícula, o només de la intensitat del camp?

• La força depèn només de la intensitat del camp, no de la velocitat.
• La força magnètica no depèn de cap de les dues magnituds de manera simple.
• La força depèn de la intensitat del camp i de la velocitat de la partícula: les partícules més ràpides noten una força magnètica més forta.

2 · Configura

1. Obre el predefinit «La força de Lorentz» i prem Restableix. La regió de camp té un Bz = 0.12 T fix; la càrrega de prova és q = 3×10⁻¹⁰ C.
2. Activa la lectura de magnitud de força a la càrrega de prova.
3. Defineix les components de velocitat de la càrrega de prova per a cada prova i enregistra la magnitud de la força.

3 · Recull dades

Representa la magnitud de força F (eix y) contra la velocitat |v| = √(v_x² + v_y²) (eix x) per a les tres proves.

4 · Analitza

1. Per a una prova, calcula |F| = |q|·|B|·|v| amb q = 3×10⁻¹⁰ C, B = 0.12 T, |v| = √(v_x² + v_y²). Compara-ho amb la taula.
2. Explica per què la magnitud de la força magnètica depèn de la velocitat total |v| de la partícula i no de la direcció de la velocitat — tot i que la direcció de la força sí que depèn cap a on es mou.

5 · Amplia

1. La força magnètica és sempre perpendicular a la velocitat (F = qv×B), de manera que pot canviar la direcció d'una partícula però mai la seva rapidesa. Explica per què un camp magnètic tot sol mai no pot accelerar o alentir una partícula carregada, només dirigir-la.
2. Una partícula carregada movent-se perpendicular a un camp magnètic uniforme viatja en cercle, perquè la força magnètica sempre apunta al centre del cercle. Explica, amb F = qvB, per què una partícula més ràpida en el mateix camp traça un cercle més gran.

La física al darrere d'aquest experiment

← Torna a l'experiment

138 fulls de treball de laboratori de física gratuïts i imprimibles