लोरेंत्ज़ फ़ोर्स: एक चुंबकीय क्षेत्र में गतिमान आवेश

1 · भविष्यवाणी

एक आवेशित कण एक समान चुंबकीय क्षेत्र क्षेत्र से होकर गुजरता है। क्या उस पर चुंबकीय बल कण की गति पर निर्भर करता है, या केवल क्षेत्र की ताकत पर?

• बल केवल क्षेत्र की ताकत पर निर्भर करता है, गति पर नहीं।
• चुंबकीय बल सरल तरीके से किसी भी मात्रा पर निर्भर नहीं करता है।
• बल क्षेत्र की ताकत और कण की गति दोनों पर निर्भर करता है - तेज़ कण एक मजबूत चुंबकीय बल महसूस करते हैं।

2 · सेट अप

1. qv-cross-b प्रीसेट खोलें और रीसेट दबाएँ। फ़ील्ड क्षेत्र में एक निश्चित Bz = 0.12 T है; परीक्षण शुल्क q = 3×10⁻¹⁰ C है।
2. परीक्षण शुल्क पर force-magnitude रीडआउट सक्षम करें।
3. प्रत्येक परीक्षण के लिए परीक्षण चार्ज के वेग घटकों को सेट करें और बल परिमाण रिकॉर्ड करें।

3 · डेटा एकत्रित करें

गति के विरुद्ध बल परिमाण F (y-अक्ष) प्लॉट करें |v| आपके तीन परीक्षणों के लिए = √(v_x² + v_y²) (x-अक्ष)।

4 · विश्लेषण करें

1. एक परीक्षण के लिए, |F| की गणना करें = |q|·|B|·|v| q = 3×10⁻¹⁰ C, B = 0.12 T, |v| का उपयोग करते हुए = √(v_x² + v_y²). तालिका से तुलना करें।
2. समझाएं कि चुंबकीय बल का परिमाण कण की कुल गति पर क्यों निर्भर करता है |v|, न कि उसके वेग की दिशा पर - भले ही बल की दिशा इस बात पर निर्भर करती है कि वह किस दिशा में आगे बढ़ रहा है।

5 · विस्तार

1. चुंबकीय बल हमेशा वेग (F = qv×B) के लंबवत होता है, इसलिए यह एक कण की दिशा बदल सकता है, लेकिन उसकी गति कभी नहीं। समझाएं कि क्यों एक चुंबकीय क्षेत्र अकेले किसी आवेशित कण को ​​कभी भी तेज़ या धीमा नहीं कर सकता, केवल उसे चला सकता है।
2. एक समान चुंबकीय क्षेत्र के लंबवत चलने वाला एक आवेशित कण एक वृत्त में यात्रा करता है, क्योंकि चुंबकीय बल हमेशा वृत्त के केंद्र की ओर इंगित करता है। F = qvB का उपयोग करके समझाएं कि एक ही क्षेत्र में एक तेज़ कण एक बड़े वृत्त का पता क्यों लगाता है।

इस प्रयोग के पीछे का भौतिकी

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