Lorentz-voima: liikkuva varaus magneettikentässä

1 · Ennusta

Varautunut hiukkanen liikkuu tasaisen magneettikenttäalueen läpi. Riippuuko siihen vaikuttava magneettivoima hiukkasen nopeudesta vai vain kentän voimakkuudesta?

• Voima riippuu vain kentän voimakkuudesta, ei nopeudesta.
• Magneettivoima ei riipu kummastakaan suureesta yksinkertaisella tavalla.
• Voima riippuu sekä kentän voimakkuudesta että hiukkasen nopeudesta – nopeammat hiukkaset tuntevat voimakkaamman magneettivoiman.

2 · Kokoa

1. Avaa qv×B-esiasetus ja paina Nollaa. Kenttäalueella on kiinteä Bz = 0.12 T; koelataus on q = 3×10⁻¹⁰ C.
2. Ota käyttöön voiman suuruuden lukema koelatauksessa.
3. Aseta koelatauksen nopeuskomponentit jokaiselle suoritukselle ja kirjaa voiman suuruus.

3 · Kerää data

Kuvaa voiman suuruus F (y-akseli) nopeutta |v| = √(v_x² + v_y²) vasten (x-akseli) kolmelle suorituksellesi.

4 · Analysoi

1. Yhdelle suoritukselle laske |F| = |q|·|B|·|v| arvoilla q = 3×10⁻¹⁰ C, B = 0.12 T, |v| = √(v_x² + v_y²). Vertaa taulukkoon.
2. Selitä, miksi magneettivoiman suuruus riippuu hiukkasen kokonaisnopeudesta |v|, ei nopeuden suunnasta – vaikka voiman suunta riippuu siitä, mihin suuntaan se liikkuu.

5 · Laajenna

1. Magneettivoima on aina kohtisuorassa nopeuteen nähden (F = qv×B), joten se voi muuttaa hiukkasen suuntaa mutta ei koskaan sen nopeutta. Selitä, miksi pelkkä magneettikenttä ei voi koskaan nopeuttaa tai hidastaa varautunutta hiukkasta, vain ohjata sitä.
2. Kohtisuorassa tasaisessa magneettikentässä liikkuva varautunut hiukkanen kulkee ympyrää, koska magneettivoima osoittaa aina ympyrän keskustaan. Selitä kaavalla F = qvB, miksi nopeampi hiukkanen samassa kentässä piirtää suuremman ympyrän.

Tämän kokeen fysiikka

← Takaisin kokeeseen

138 ilmaista tulostettavaa fysiikan työarkkia