Lorentzkraften: En bevægende ladning i et magnetfelt

1 · Forudsig

En ladet partikel bevæger sig gennem et område med uniformt magnetfelt. Afhænger den magnetiske kraft på den af partiklens fart, eller kun af feltstyrken?

• Kraften afhænger kun af feltstyrken, ikke af farten.
• Den magnetiske kraft afhænger ikke simpelt af nogen af størrelserne.
• Kraften afhænger af både feltstyrken og partiklens fart — hurtigere partikler føler en stærkere magnetisk kraft.

2 · Opsætning

1. Åbn forudstillingen qv-cross-b, og tryk på Nulstil. Feltområdet har et fast Bz = 0.12 T; testladningen er q = 3×10⁻¹⁰ C.
2. Slå aflæsningen af kraftstørrelsen til på testladningen.
3. Indstil testladningens hastighedskomponenter for hvert forsøg, og notér kraftstørrelsen.

3 · Saml data

Afbild kraftstørrelse F (y-aksen) mod fart |v| = √(v_x² + v_y²) (x-aksen) for dine tre forsøg.

4 · Analysér

1. Beregn for ét forsøg |F| = |q|·|B|·|v| med q = 3×10⁻¹⁰ C, B = 0.12 T, |v| = √(v_x² + v_y²). Sammenlign med tabellen.
2. Forklar, hvorfor den magnetiske kraftstørrelse afhænger af partiklens samlede fart |v|, ikke af hastighedens retning — selvom kraftens retning netop afhænger af, hvilken vej den bevæger sig.

5 · Udvid

1. Den magnetiske kraft står altid vinkelret på hastigheden (F = qv×B), så den kan ændre en partikls retning men aldrig dens fart. Forklar, hvorfor et magnetfelt alene aldrig kan accelerere eller bremse en ladet partikel, kun styre den.
2. En ladet partikel, der bevæger sig vinkelret på et uniformt magnetfelt, bevæger sig i en cirkel, fordi den magnetiske kraft altid peger mod cirklens centrum. Forklar ud fra F = qvB, hvorfor en hurtigere partikel i samme felt beskriver en større cirkel.

Fysikken bag dette eksperiment

← Tilbage til eksperimentet

138 gratis printbare fysik-labark