Elektromagnetyzm

Ładunek w polu B

Suwaj prędkość ładunku próbnego — siła magnetyczna F = qv×B pojawia się w odczytach.

Ładunek w polu B — interaktywna symulacja: Elektromagnetyzm. Suwaj prędkość ładunku próbnego — siła magnetyczna F = qv×B pojawia się w odczytach. Bezpłatne wirtualne laboratorium fizyki w przeglądarce z pomiarami na żywo w SI i samouczkiem prowadzonym.

Siła magnetyczna

Suwaj prędkość ładunku próbnego — w odczytach pojawia się siła magnetyczna F = qv×B.

Ładunek próbny q poruszający się z prędkością v w jednorodnym B czuje siłę magnetyczną F_B = q(v×B), prostopadłą i do v, i do B. Preset używa obszaru jednorodnego B (nie przewodu z prądem), więc działa tylko siła Lorentza. Żółta strzałka F_E i fioletowa F_B rozdzielają część elektryczną i magnetyczną; złożona F = F_E + F_B. Naciśnij Odtwórz, by zobaczyć ruch wzdłuż v.

• F = qv×B
• F ⊥ v and B

Krótki opis badania

Zaplanuj pytanie, zanim otworzysz pracownię

Krótki opis odzwierciedla stronę statyczną: pytanie badawcze, konkurujące przewidywania, role zmiennych, prawo rządzące i co mierzyć.

Pytanie badawcze

Naładowana cząstka przelatuje przez obszar jednorodnego pola magnetycznego. Czy siła magnetyczna na niej zależy od prędkości cząstki, czy tylko od natężenia pola?

Prognozy do rozważenia

• Siła zależy tylko od natężenia pola, nie od prędkości.
• Siła magnetyczna nie zależy prosto od żadnej z tych wielkości.
• Siła zależy i od natężenia pola, i od prędkości cząstki — szybsze cząstki czują silniejszą siłę magnetyczną.

Role zmiennych

Co ustawiasz:

• Składowa x prędkości v_x (m/s)
• Składowa y prędkości v_y (m/s)

Co mierzysz:

• Wartość siły F (µN)

Jak przebiega badanie

1. Otwórz preset qv-cross-b i naciśnij Reset. W obszarze pola ustalone jest Bz = 0.12 T; ładunek próbny to q = 3×10⁻¹⁰ C.
2. Włącz odczyt wartości siły na ładunku próbnym.
3. Ustaw składowe prędkości ładunku próbnego dla każdej próby i zapisz wartość siły.

Równanie rządzące

Siła Lorentza (magnetyczna) — F_B = q·v×B

Ładunek q poruszający się z prędkością v w polu magnetycznym B doświadcza siły F = qv×B, prostopadłej i do prędkości, i do pola. Jej wartość to |F| = |q||v||B|, gdy v jest prostopadłe do B.

Co karta do druku każe uczniom wyliczyć

• Dla jednej próby oblicz |F| = |q|·|B|·|v|, używając q = 3×10⁻¹⁰ C; B = 0.12 T; |v| = √(v_x² + v_y²). Porównaj z tabelą.
• Wyjaśnij, dlaczego wartość siły magnetycznej zależna jest od całkowitej prędkości cząstki |v|, a nie od kierunku prędkości — choć kierunek siły zależy od tego, dokąd cząstka leci.

Gdzie to wychodzi poza pracownię

• Siła magnetyczna jest zawsze prostopadła do prędkości (F = qv×B), więc może zmieniać kierunek cząstki, ale nigdy jej prędkość. Wyjaśnij, dlaczego samo pole magnetyczne nie może nigdy rozpędzić ani wyhamować cząstki naładowanej — tylko nią sterować.
• Cząstka naładowana poruszająca się prostopadle do jednorodnego pola magnetycznego krąży po okręgu, bo siła magnetyczna zawsze wskazuje ku środkowi okręgu. Wyjaśnij, używając F = qvB, dlaczego szybsza cząstka w tym samym pola kreśli większy okrąg.

• 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

1. Witamy w ładunku w polu B
2. Zaznacz ładunek próbny
3. Naciśnij Play
4. Siła na ruchomym ładunku
5. Otwórz panel Właściwości
6. Udało się!

Otwórz interaktywną symulację, zbuduj scenę, naciśnij Play i badaj z pomiarami na żywo oraz przewodnikiem.

Otwórz interaktywną pracownię →

Pobierz kartę pracy →

Siła Lorentza