Électromagnétisme
Charge dans un champ B
Faites varier la vitesse de la charge d'essai — la force magnétique F = qv×B apparaît dans les relevés.
Charge dans un champ B — simulation interactive de Électromagnétisme. Faites varier la vitesse de la charge d'essai — la force magnétique F = qv×B apparaît dans les relevés. Laboratoire virtuel de physique gratuit dans le navigateur, avec mesures SI en direct et tutoriel guidé.
Force magnétique
Faites varier la vitesse de la charge d'essai — la force magnétique F = qv×B apparaît dans les relevés.
Une charge d'essai q se déplaçant à la vitesse v dans un champ B uniforme subit une force magnétique F_B = q(v×B), perpendiculaire à la fois à v et à B. Le préréglage utilise une région de champ B uniforme (pas un fil parcouru par un courant), donc seule la force de Lorentz s'applique. Les flèches jaune F_E et violette F_B séparent les parties électrique et magnétique ; combinées, F = F_E + F_B. Appuyez sur Lecture pour voir le mouvement le long de v.
- Force de Lorentz F = qv×B
- F ⊥ v et B
Mémoire d'enquête
Planifiez la question avant d'ouvrir le laboratoire
Le brief reprend la page pré-rendue : question directrice, prédictions concurrentes, rôles des variables, lois directrices, préparation et consignes d’analyse et de prolongement restent visibles et dans cet ordre.
Question de conduite
Une particule chargée se déplace dans une région de champ magnétique uniforme. La force magnétique exercée sur celle-ci dépend-elle de la vitesse de la particule, ou uniquement de l'intensité du champ ?
Des pronostics à peser
- La force dépend uniquement de l’intensité du champ et non de la vitesse.
- La force magnétique ne dépend ni de l’une ni de l’autre de manière simple.
- La force dépend à la fois de l'intensité du champ et de la vitesse de la particule : les particules plus rapides ressentent une force magnétique plus forte.
Rôles variables
Ce que vous définissez :
- Vitesse x-composante v_x (m/s)
- Composante y de vitesse v_y (m/s)
Ce que vous mesurez :
- Ampleur de la force F (µN)
Comment se déroule l'enquête
- Ouvrez le préréglage qv-cross-b et appuyez sur Réinitialiser. La région de champ a un Bz = 0.12 T fixe ; la charge d'essai est q = 3×10⁻¹⁰ C.
- Activez la lecture force-magnitude sur la charge de test.
- Réglez les composantes de vitesse de la charge de test pour chaque essai et enregistrez l'amplitude de la force.
Équation gouvernante
Force de Lorentz (magnétique) — F_B = q·v×B
Une charge q se déplaçant avec une vitesse v à travers un champ magnétique B subit une force F = qv×B, perpendiculaire à la fois à sa vitesse et au champ. Sa magnitude est |F| = |q||v||B| lorsque v est perpendiculaire à B.
Ce que la feuille de travail imprimable demande aux élèves de résoudre
- Pour un essai, calculez |F| = |q|·|B|·|v| en utilisant q = 3×10⁻¹⁰ C, B = 0.12 T, |v| = √(v_x² + v_y²). Comparez avec le tableau.
- Expliquez pourquoi l'ampleur de la force magnétique dépend de la vitesse totale de la particule |v|, et non de la direction de sa vitesse - même si la direction de la force dépend de la direction dans laquelle elle se déplace.
Où cela apparaît au-delà du laboratoire
- La force magnétique est toujours perpendiculaire à la vitesse (F = qv×B), elle peut donc changer la direction d'une particule mais jamais sa vitesse. Expliquez pourquoi un champ magnétique à lui seul ne peut jamais accélérer ou ralentir une particule chargée, mais seulement la diriger.
- Une particule chargée se déplaçant perpendiculairement à un champ magnétique uniforme se déplace en cercle, car la force magnétique pointe toujours vers le centre du cercle. Expliquez, en utilisant F = qvB, pourquoi une particule plus rapide dans le même champ trace un cercle plus grand.
- 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
- Bienvenue dans qv×B
- Sélectionnez la charge de prueba
- Appuyez sur Lecture
- Force sur une charge en mouvement
- Ouvrez l'Inspecteur
- Bravo !
Ouvrez la simulation interactive pour construire la scène, appuyez sur Lecture et explorez avec des mesures en direct et un tutoriel guidé.
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