الکترومغناطیس
بار در میدان B
تندی بار آزمون را بلغزانید — نیروی مغناطیسی F = qv×B در قرائتها پدیدار میشود.
بار در میدان B — شبیهسازی تعاملی الکترومغناطیس. تندی بار آزمون را بلغزانید — نیروی مغناطیسی F = qv×B در قرائتها پدیدار میشود. آزمایشگاه مجازی فیزیکِ رایگانِ مرورگری با اندازهگیریهای زندهٔ SI و آموزش هدایتشده.
نیروی مغناطیسی
تندی بار آزمون را بلغزانید — نیروی مغناطیسی F = qv×B در قرائتها پدیدار میشود.
بار آزمونی q که با تندی v در B یکنواخت حرکت میکند نیروی مغناطیسی F_B = q(v×B) را حس میکند، عمود بر هر دوی v و B. این پیشتنظیم ناحیهٔ B یکنواخت (نه سیمجریاندار) استفاده میکند تا فقط نیروی لورنتس اثر کند. پیکانهای زرد F_E و بنفش F_B بخشهای الکتریکی و مغناطیسی را جدا میکنند؛ ترکیب F = F_E + F_B. Play را بفشارید تا حرکت در راستای v دیده شود.
- F = qv×B
- F ⊥ v and B
خلاصهٔ پژوهش
پرسش را پیش از بازکردن آزمایشگاه برنامهریزی کنید
این خلاصه همان صفحهٔ از پیش رندرشده است: پرسش محوری، پیشبینیهای رقیب، نقش متغیرها، قوانین حاکم، برپاسازی، تحلیل و پرسشهای گسترش — به همین ترتیب و همیشه در دید میمانند.
پرسش محوری
ذرهٔ بارداری از ناحیهٔ میدان مغناطیسی یکنواخت میگذرد. آیا نیروی مغناطیسی بر آن به تندی ذره بستگی دارد یا فقط به شدت میدان؟
پیشبینیهایی که باید سنجیده شوند
- نیرو فقط به شدت میدان بستگی دارد، نه تندی.
- نیروی مغناطیسی به هیچیک از این دو کمیت بهشکل سادهای بستگی ندارد.
- نیرو به هر دو، شدت میدان و تندی ذره بستگی دارد — ذرههای تندتر نیروی مغناطیسی قویتری حس میکنند.
نقش متغیرها
آنچه شما تنظیم میکنید:
- مؤلفهٔ x سرعت v_x (m/s)
- مؤلفهٔ y سرعت v_y (m/s)
آنچه اندازه میگیرید:
- بزرگی نیرو F (µN)
پژوهش چگونه اجرا میشود
- پیشتنظیمی qv-cross-b را باز کنید و Reset را بفشارید. ناحیهٔ میدان Bz ثابت 0.12 T دارد؛ بار آزمایشی q = 3×10⁻¹⁰ C است.
- قرائت قدر مطلق نیرو را روی بار آزمایشی فعال کنید.
- مؤلفههای سرعت بار آزمایشی را برای هر آزمایش تنظیم کنید و قدر مطلق نیرو را ثبت کنید.
معادلهٔ حاکم
نیروی لورنتز (مغناطیسی) — F_B = q·v×B
باری که با سرعت v از میدان مغناطیسی B میگذرد، نیرویی برابر F = qv×B تجربه میکند که بر هر دوِ سرعت و میدان عمود است. بزرگی آن وقتی v بر B عمود باشد |F| = |q||v||B| است.
برگهٔ کار چاپی از دانشآموزان چه میخواهد به دست آورند
- برای یک آزمایش، |F| = |q|·|B|·|v| را با q = 3×10⁻¹⁰ C و B = 0.12 T و |v| = √(v_x² + v_y²) حساب کنید. با جدول مقایسه کنید.
- توضیح دهید چرا قدر مطلق نیروی مغناطیسی به تندی کل ذره |v| بستگی دارد، نه به جهت سرعتش — با آنکه جهت نیرو به این که به کدام سو میرود بستگی دارد.
کجا غیر از آزمایشگاه خودش را نشان میدهد
- نیروی مغناطیسی همیشه بر عمود بر سرعت است (F = qv×B)، پس میتواند جهت ذره را عوض کند اما هرگز تندیاش را نه. توضیح دهید چرا میدان مغناطیسی بهتنهایی هرگز نمیتواند ذرهٔ باردار را تند یا کند کند، فقط مسیرش را عوض میکند.
- ذرهٔ بارداری که بر عمود بر میدان مغناطیسی یکنواخت حرکت میکند، دایرهای میپیماید، چون نیروی مغناطیسی همیشه به سمت مرکز دایره است. با F = qvB توضیح دهید چرا ذرهٔ تندتر در همان میدان، دایرهٔ بزرگتری ترسیم میکند.
- 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
- به Qv ضربدر B خوش آمدید
- انتخاب بار آزمون
- Play را بفشارید
- نیرو بر باری متحرک
- پنل ویژگیها را باز کنید
- انجامش دادید!
شبیهسازی تعاملی را باز کنید تا صحنه را بسازید، Play را بفشارید و با اندازهگیریهای زنده و آموزش هدایتشده کاوش کنید.