Forța Lorentz: o sarcină în mișcare într-un câmp magnetic

1 · Prezice

O particulă încărcată traversează o regiune de câmp magnetic uniform. Depinde forța magnetică asupra ei de viteza particulei sau doar de intensitatea câmpului?

• Forța depinde doar de intensitatea câmpului, nu de viteză.
• Forța magnetică nu depinde simplu de niciuna dintre mărimi.
• Forța depinde și de intensitatea câmpului, și de viteza particulei — particulele mai rapide simt o forță magnetică mai mare.

2 · Montaj

1. Deschide presetarea qv-cross-b și apasă Resetează. Regiunea de câmp are un Bz fix de 0.12 T; sarcina de test este q = 3×10⁻¹⁰ C.
2. Activează citirea mărimii forței pe sarcina de test.
3. Setează componentele vitezei sarcinii de test pentru fiecare încercare și înregistrează mărimea forței.

3 · Colectează date

Plotează mărimea forței F (axa y) în funcție de viteza |v| = √(v_x² + v_y²) (axa x) pentru cele trei încercări.

4 · Analizează

1. Pentru o încercare, calculează |F| = |q|·|B|·|v| folosind q = 3×10⁻¹⁰ C, B = 0.12 T, |v| = √(v_x² + v_y²). Compară cu tabelul.
2. Explică de ce mărimea forței magnetice depinde de viteza totală |v| a particulei, nu de direcția vitezei ei — deși direcția forței chiar depinde de încotro se mișcă.

5 · Extinde

1. Forța magnetică este mereu perpendiculară pe viteză (F = qv×B), deci poate schimba direcția particulei, dar niciodată viteza ei. Explică de ce un câmp magnetic singur nu poate niciodată accelera sau încetini o particulă încărcată, doar să o steeruie.
2. O particulă încărcată care se mișcă perpendicular pe un câmp magnetic uniform călătorește pe un cerc, pentru că forța magnetică arată mereu spre centrul cercului. Explică, folosind F = qvB, de ce o particulă mai rapidă în același câmp trasează un cerc mai mare.

Fizica din spatele acestui experiment

← Înapoi la experiment

138 de fișe de laborator de fizică tipăribile gratuit