Электромагнетизм
Заряд в поле B
Меняйте скорость пробного заряда — в показаниях появится магнитная сила F = qv×B.
Заряд в поле B — интерактивная симуляция (Электромагнетизм). Меняйте скорость пробного заряда — в показаниях появится магнитная сила F = qv×B. Бесплатная виртуальная физическая лаборатория в браузере с живыми измерениями в СИ и сопровождаемым туром.
Магнитная сила
Меняйте скорость пробного заряда — в показаниях появится магнитная сила F = qv×B.
Пробный заряд q, движущийся со скоростью v в однородном B, испытывает магнитную силу F_B = q(v×B), перпендикулярную и v, и B. Пресет использует область однородного B (не провод с током), поэтому действует только сила Лоренца. Жёлтая стрелка F_E и фиолетовая F_B разделяют электрическую и магнитную части; суммарная F = F_E + F_B. Нажмите «Воспроизвести», чтобы увидеть движение вдоль v.
- F = qv×B
- F ⊥ v and B
Краткое описание исследования
Спланируйте вопрос до открытия лаборатории
Краткое описание повторяет предрендеренную страницу: движущий вопрос, конкурирующие прогнозы, роли переменных, определяющие законы, ход работы, анализ и задания для развития остаются видимыми и в этом порядке.
Движущий вопрос
Заряженная частица движется сквозь область однородного магнитного поля. Зависит ли магнитная сила от скорости частицы или только от напряжённости поля?
Прогнозы для взвешивания
- Сила зависит только от напряжённости поля, не от скорости.
- Магнитная сила не зависит просто ни от одной из величин.
- Сила зависит и от напряжённости поля, и от скорости частицы — более быстрые частицы чувствуют более сильную магнитную силу.
Роли переменных
Что вы задали:
- Компонента скорости v_x (m/s)
- Компонента скорости v_y (m/s)
Что вы измеряете:
- Модуль силы F (µN)
Как идёт исследование
- Откройте пресет qv-cross-b и нажмите «Сброс». В области поля зафиксировано Bz = 0.12 Тл; пробный заряд q = 3×10⁻¹⁰ Кл.
- Включите показание модуля силы на пробном заряде.
- Задайте компоненты скорости пробного заряда для каждой пробы и запишите модуль силы.
Определяющее уравнение
Сила Лоренца (магнитная) — F_B = q·v×B
Заряд q, движущийся со скоростью v в магнитном поле B, испытывает силу F = qv×B, перпендикулярную и скорости, и полю. Её величина |F| = |q||v||B|, когда v перпендикулярно B.
Что печатный рабочий лист предлагает учащимся вывести
- Для одной пробы вычислите |F| = |q|·|B|·|v|, используя q = 3×10⁻¹⁰ Кл; B = 0.12 Тл; |v| = √(v_x² + v_y²). Сравните с таблицей.
- Объясните, почему модуль магнитной силы зависит от полной скорости |v| частицы, а не от направления её скорости — хотя направление силы действительно зависит от того, куда она движется.
Где это проявляется за пределами лаборатории
- Магнитная сила всегда перпендикулярна скорости (F = qv×B), поэтому она может менять направление частицы, но никогда её скорость. Объясните, почему магнитное поле само по себе не может ни разогнать, ни затормозить заряженную частицу — только повернуть её.
- Заряженная частица, летящая перпендикулярно однородному магнитному полю, движется по окружности: магнитная сила всегда направлена к центру окружности. Используя F = qvB, объясните, почему более быстрая частица в том же поле описывает бо́льшую окружность.
- 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
- Добро пожаловать к заряду в поле B
- Выберите пробный заряд
- Нажмите Play
- Сила на движущемся заряде
- Откройте панель свойств
- Готово!
Откройте интерактивную симуляцию, чтобы собрать сцену, нажать Play и исследовать с живыми измерениями и сопровождаемым туром.
Открыть интерактивную лабораторию →