Lorentzkraften: En rörlig laddning i ett magnetfält

1 · Förutsäg

En laddad partikel rör sig genom ett område med likformigt magnetfält. Beror den magnetiska kraften på den av partikelns fart, eller bara av fältstyrkan?

• Kraften beror bara av fältstyrkan, inte farten.
• Den magnetiska kraften beror inte av någon av storheterna på ett enkelt sätt.
• Kraften beror av både fältstyrkan och partikelns fart — snabbare partiklar känner en starkare magnetisk kraft.

2 · Uppbyggnad

1. Öppna förinställningen qv-cross-b och tryck på Återställ. Fältområdet har en fast Bz = 0.12 T; testladdningen är q = 3×10⁻¹⁰ C.
2. Aktivera avläsningen av kraftens belopp på testladdningen.
3. Ställ in testladdningens hastighetskomponenter för varje försök och notera kraftens belopp.

3 · Samla data

Rita kraftens belopp F (y-axeln) mot farten |v| = √(v_x² + v_y²) (x-axeln) för dina tre försök.

4 · Analysera

1. Beräkna för ett försök |F| = |q|·|B|·|v| med q = 3×10⁻¹⁰ C, B = 0.12 T, |v| = √(v_x² + v_y²). Jämför med tabellen.
2. Förklara varför den magnetiska kraftens belopp beror av partikelns totala fart |v|, inte av hastighetens riktning — även om kraftens riktning verkligen beror av åt vilket håll den rör sig.

5 · Utvidga

1. Den magnetiska kraften är alltid vinkelrät mot hastigheten (F = qv×B), så den kan ändra en partikels riktning men aldrig dess fart. Förklara varför ett magnetfält ensamt aldrig kan accelerera eller bromsa en laddad partikel, bara styra den.
2. En laddad partikel som rör sig vinkelrätt mot ett likformigt magnetfält färdas i en cirkel, eftersom den magnetiska kraften alltid pekar mot cirkelns centrum. Förklara, med F = qvB, varför en snabbare partikel i samma fält ritar en större cirkel.

Fysiken bakom det här experimentet

← Tillbaka till experimentet

138 gratis utskrivbara labblad i fysik