로렌츠 힘: 자기장 내 이동 전하

1 · 예측

하전입자는 균일한 자기장 영역을 통해 이동합니다. 자기력은 입자의 속도에 의존합니까, 아니면 자기장 강도에만 의존합니까?

• 힘은 속도가 아니라 전계 강도에만 의존합니다.
• 자기력은 간단한 방식으로 어느 양에도 의존하지 않습니다.
• 힘은 자기장 강도와 입자 속도에 따라 달라집니다. 즉, 입자가 빠를수록 더 강한 자기력을 느끼게 됩니다.

2 · 설정

1. qv-cross-b 사전 설정을 열고 재설정을 누릅니다. 필드 영역은 고정된 Bz = 0.12 T를 갖습니다. 테스트 전하는 q = 3×10⁻¹⁰ C입니다.
2. 시험 전하에서 힘의 크기 표시를 활성화하세요.
3. 각 시행에 대한 테스트 요금의 속도 구성 요소를 설정하고 힘 크기를 기록합니다.

3 · 데이터 수집

세 번의 시행에 대해 힘의 크기 F(y축)를 속력 |v| = √(v_x² + v_y²)(x축)에 대해 그래프로 그리세요.

4 · 분석

1. 한 번의 시행에 대해 |F|를 계산합니다. = |q|·|B|·|v| q = 3×10⁻¹⁰ C, B = 0.12 T, |v| = √(v_x² + v_y²). 표와 비교해 보세요.
2. 힘의 방향은 입자가 움직이는 방향에 따라 달라지지만 자기력 크기가 입자의 속도 방향이 아닌 입자의 전체 속도 |v|에 따라 달라지는 이유를 설명하세요.

5 · 확장

1. 자기력은 항상 속도(F = qv×B)에 수직이므로 입자의 방향을 변경할 수 있지만 속도는 변경할 수 없습니다. 왜 자기장만으로는 하전입자의 속도를 높이거나 늦출 수 없고 단지 방향만 바꿀 수 있는지 설명하십시오.
2. 균일한 자기장에 수직으로 움직이는 대전 입자는 자기력이 항상 원의 중심을 향하기 때문에 원을 그리며 이동합니다. F = qvB를 사용하여 동일한 필드에서 더 빠른 입자가 더 큰 원을 추적하는 이유를 설명하십시오.

이 실험의 물리학

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