Lorentzova síla: pohybující se náboj v magnetickém poli

1 · Predikuj

Nabitá částice se pohybuje oblastí homogenního magnetického pole. Závisí magnetická síla na ní na rychlosti částice, nebo jen na intenzitě pole?

• Síla závisí jen na intenzitě pole, ne na rychlosti.
• Magnetická síla na žádnou z veličin jednoduchým způsobem nezávisí.
• Síla závisí na intenzitě pole i na rychlosti částice — rychlejší částice cítí silnější magnetickou sílu.

2 · Sestavení

1. Otevři předvolbu qv-cross-b a stiskni Resetovat. Oblast pole má pevné Bz = 0.12 T; zkušební náboj je q = 3×10⁻¹⁰ C.
2. Zapni odečet velikosti síly na zkušebním náboji.
3. Nastav složky rychlosti zkušebního náboje pro každý pokus a zapiš velikost síly.

3 · Sbírej data

Vynes velikost síly F (osa y) proti rychlosti |v| = √(v_x² + v_y²) (osa x) pro své tři pokusy.

4 · Analyzuj

1. Pro jeden pokus spočti |F| = |q|·|B|·|v| s q = 3×10⁻¹⁰ C, B = 0.12 T, |v| = √(v_x² + v_y²). Porovnej s tabulkou.
2. Vysvětli, proč velikost magnetické síly závisí na celkové rychlosti částice |v|, ne na směru její rychlosti — i když směr síly na směru pohybu závisí.

5 · Rozšiř

1. Magnetická síla je vždy kolmá na rychlost (F = qv×B), takže může měnit směr částice, ale nikdy její rychlost. Vysvětli, proč samotné magnetické pole nemůže nabitou částici nikdy zrychlit ani zpomalit, jen ji řídit.
2. Nabitá částice letící kolmo na homogenní magnetické pole putuje po kružnici, protože magnetická síla vždy míří ke středu kružnice. Vysvětli pomocí F = qvB, proč rychlejší částice ve stejném poli kreslí větší kružnici.

Fyzika za tímto experimentem

← Zpět na experiment

138 bezplatných tisknutelných pracovních listů z fyziky