แม่เหล็กไฟฟ้า

ประจุในสนาม B

เลื่อนความเร็วประจุทดสอบ — แรงแม่เหล็ก F = qv×B ปรากฏในค่าที่แสดง

ประจุในสนาม B — การจำลองแม่เหล็กไฟฟ้าแบบโต้ตอบ เลื่อนความเร็วประจุทดสอบ — แรงแม่เหล็ก F = qv×B ปรากฏในค่าที่แสดง ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์เสมือนบนเบราว์เซอร์ที่ใช้ฟรี พร้อมการวัด SI แบบสดและบทแนะนำ

แรงแม่เหล็ก

เลื่อนความเร็วของประจุทดสอบ — แรงแม่เหล็ก F = qv×B ปรากฏในค่าที่แสดง

ประจุทดสอบ q ที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว v ในสนาม B สม่ำเสมอจะรู้สึกถึงแรงแม่เหล็ก F_B = q(v×B) ซึ่งตั้งฉากกับทั้ง v และ B พรีเซ็ตนี้ใช้บริเวณ B สม่ำเสมอ (ไม่ใช่เส้นลวดที่มีกระแส) จึงมีเพียงแรงลอเรนซ์ที่ใช้ได้ ลูกศร F_E สีเหลืองและ F_B สีม่วงแยกส่วนไฟฟ้าและแม่เหล็ก; F รวม = F_E + F_B กดเล่นเพื่อดูการเคลื่อนที่ตามแนว v

• F = qv×B
• F ⊥ v และ B

สรุปการสืบสวน

วางแผนคำถามก่อนเปิดห้องแล็บ

บทสรุปสะท้อนหน้าที่เรนเดอร์ล่วงหน้า คำถามขับเคลื่อน คำทำนายที่ขัดแย้งกัน บทบาทตัวแปร กฎที่ควบคุม การตั้งค่า การวิเคราะห์ และโจทย์ต่อยอดยังแสดงและเรียงตามลำดับนี้

คำถามขับเคลื่อน

อนุภาคประจุเคลื่อนที่ผ่านบริเวณสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอ แรงแม่เหล็กบนมันขึ้นกับอัตราเร็วของอนุภาค หรือเฉพาะความเข้มสนาม

คำทำนายที่ต้องชั่งใจ

• แรงขึ้นกับความเข้มสนามเท่านั้น ไม่ใช่อัตราเร็ว
• แรงแม่เหล็กไม่ขึ้นกับทั้งสองปริมาณแบบง่าย ๆ
• แรงขึ้นกับทั้งความเข้มสนามและอัตราเร็ว — อนุภาคที่เร็วกว่ารู้สึกแรงแม่เหล็กมากกว่า

บทบาทของตัวแปร

สิ่งที่คุณตั้ง:

• องค์ประกอบ x ของความเร็ว v_x (m/s)
• องค์ประกอบ y ของความเร็ว v_y (m/s)

สิ่งที่คุณวัด:

• ขนาดแรง F (µN)

การสืบสวนดำเนินไปอย่างไร

1. เปิดพรีเซ็ท qv-cross-b แล้วกดรีเซ็ต บริเวณสนามมี Bz = 0.12 T คงที่ ประจุทดสอบ q = 3×10⁻¹⁰ C
2. เปิดค่าแสดงขนาดแรงบนประจุทดสอบ
3. ตั้งองค์ประกอบความเร็วของประจุทดสอบในแต่ละรอบแล้วบันทึกขนาดแรง

สมการควบคุม

แรงลอเรนซ์ (แม่เหล็ก) — F_B = q·v×B

ประจุ q ที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว v ในสนามแม่เหล็ก B รับแรง F = qv×B ซึ่งตั้งฉากกับทั้งความเร็วและสนาม ขนาดคือ |F| = |q||v||B| เมื่อ v ตั้งฉากกับ B

สิ่งที่ใบงานพิมพ์ได้ให้นักเรียนคิด

• สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณ |F| = |q|·|B|·|v| โดยใช้ q = 3×10⁻¹⁰ C, B = 0.12 T, |v| = √(v_x² + v_y²) เทียบกับตาราง
• อธิบายว่าเหตุใดขนาดแรงแม่เหล็กจึงขึ้นกับอัตราเร็วรวม |v| ของอนุภาค ไม่ใช่ทิศทางความเร็ว — แม้ทิศของแรงขึ้นกับว่ามันเคลื่อนที่ไปทางใด

สิ่งนี้ปรากฏที่ใดนอกห้องแล็บ

• แรงแม่เหล็กตั้งฉากกับความเร็วเสมอ (F = qv×B) จึงเปลี่ยนทิศทางของอนุภาคได้แต่ไม่มีวันเปลี่ยนอัตราความเร็ว จงอธิบายว่าทำไมสนามแม่เหล็กเพียงลำพังจึงเร่งหรือหน่วงอนุภาคมีประจุไม่ได้ ทำได้เพียงบังคับทิศทาง
• อนุภาคมีประจุที่เคลื่อนที่ตั้งฉากกับสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอเดินทางเป็นวงกลม เพราะแรงแม่เหล็กชี้เข้าหาศูนย์กลางวงกลมเสมอ จงใช้ F = qvB อธิบายว่าทำไมอนุภาคที่เร็วกว่าในสนามเดิมจึงลากวงกลมที่ใหญ่กว่า

• 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. ยินดีต้อนรับสู่ แรง qv คูณ B
2. เลือกประจุทดสอบ
3. กดเล่น
4. แรงบนประจุที่เคลื่อนที่
5. เปิดแผงคุณสมบัติ
6. คุณทำได้แล้ว!

เปิดการจำลองแบบโต้ตอบเพื่อสร้างฉาก กดเล่น แล้วสำรวจพร้อมการวัดสดและบทแนะนำ

เปิดห้องแล็บโต้ตอบ →

ดาวน์โหลดใบงาน →

แรงลอเรนซ์