Lorentzkraften: en bevegelig ladning i et magnetfelt

1 · Prediker

En ladet partikkel beveger seg gjennom et område med jevnt magnetfelt. Avhenger den magnetiske kraften på den av partikkelens fart, eller bare av feltstyrken?

• Kraften avhenger bare av feltstyrken, ikke av farten.
• Den magnetiske kraften avhenger ikke av noen av størrelsene på en enkel måte.
• Kraften avhenger av både feltstyrken og partikkelens fart — raskere partikler kjenner en sterkere magnetkraft.

2 · Oppsett

1. Åpne qv-kryss-B-forhåndsinnstillingen og trykk Nullstill. Feltområdet har fast Bz = 0,12 T; prøveladningen er q = 3×10⁻¹⁰ C.
2. Aktiver kraftstørrelse-avlesningen på prøveladningen.
3. Sett prøveladningens hastighetskomponenter for hvert forsøk og registrer kraftstørrelsen.

3 · Samle inn data

Plott kraftstørrelse F (y-akse) mot fart |v| = √(v_x² + v_y²) (x-akse) for dine tre forsøk.

4 · Analyser

1. For ett forsøk, beregn |F| = |q|·|B|·|v| med q = 3×10⁻¹⁰ C, B = 0,12 T, |v| = √(v_x² + v_y²). Sammenlign med tabellen.
2. Forklar hvorfor den magnetiske kraftens størrelse avhenger av partikkelens totale fart |v|, ikke retningen av hastigheten dens — selv om kraftens retning avhenger av hvilken vei den beveger seg.

5 · Utvid

1. Den magnetiske kraften er alltid vinkelrett på hastigheten (F = qv×B), så den kan endre en partikkels retning men aldri farten dens. Forklar hvorfor et magnetfelt alene aldri kan øke eller senke en ladet partikkels fart, bare styre den.
2. En ladet partikkel som beveger seg vinkelrett på et jevnt magnetfelt reiser i en sirkel, fordi den magnetiske kraften alltid peker mot sirkelens sentrum. Forklar, med F = qvB, hvorfor en raskere partikkel i det samme feltet sporer en større sirkel.

Fysikken bak dette eksperimentet

← Tilbake til eksperimentet

138 gratis, utskrivbare fysikk-arbeidsark