Lorentzova sila: pohybujúci sa náboj v magnetickom poli

1 · Predikuj

Nabitá častica sa pohybuje cez oblasť homogénneho magnetického poľa. Závisí magnetická sila na jej rýchlosti, alebo len na intenzite poľa?

• Sila závisí len na intenzite poľa, nie na rýchlosti.
• Magnetická sila nezávisí na žiadnej z týchto veličín jednoducho.
• Sila závisí na intenzite poľa aj rýchlosti častice — rýchlejšie častice cítia silnejšiu magnetickú silu.

2 · Priprav

1. Otvor predvolbu qv×B a stlač Resetovať. Oblasť poľa má pevné Bz = 0.12 T; skúšobný náboj je q = 3×10⁻¹⁰ C.
2. Zapni odčítanie veľkosti sily na skúšobnom náboji.
3. Nastav zložky rýchlosti skúšobného náboja pre každý pokus a zaznamenaj veľkosť sily.

3 · Zbieraj údaje

Zaznamenaj veľkosť sily F (os y) verzus rýchlosť |v| = √(v_x² + v_y²) (os x) pre svoje tri pokusy.

4 · Analyzuj

1. Pre jeden pokus vypočítaj |F| = |q|·|B|·|v| s q = 3×10⁻¹⁰ C, B = 0.12 T, |v| = √(v_x² + v_y²). Porovnaj s tabuľkou.
2. Vysvetli, prečo veľkosť magnetickej sily závisí na celkovej rýchlosti |v| častice, nie na smere jej rýchlosti — hoci smer sily naozaj závisí na tom, ktorým smerom sa hýbe.

5 · Rozšír

1. Magnetická sila je vždy kolmá na rýchlosť (F = qv×B), takže môže zmeniť smer častice, ale nikdy jej rýchlosť. Vysvetli, prečo samotné magnetické pole nikdy nemôže zrýchliť ani spomaliť nabitú časticu — len ju riadiť.
2. Nabitá častica pohybujúca sa kolmo na homogénne magnetické pole sa pohybuje po kružnici, pretože magnetická sila vždy ukazuje do stredu kružnice. Vysvetli pomocou F = qvB, prečo rýchlejšia častica v tom istom poli kreslí väčšiu kružnicu.

Fyzika za týmto experimentom

← Späť na experiment

138 bezplatných tlačiteľných pracovných listov z fyziky