Електромагнетизм

Заряд у полі B

Посуньте швидкість пробного заряду — магнітна сила F = qv×B з'являється у показах.

Заряд у полі B — інтерактивне моделювання: Електромагнетизм. Посуньте швидкість пробного заряду — магнітна сила F = qv×B з'являється у показах. Безкоштовна браузерна віртуальна фізична лабораторія з живими вимірюваннями в СІ та керованим заняттям.

Магнітна сила

Посуньте швидкість пробного заряду — магнітна сила F = qv×B з'являється у показах.

Пробний заряд q, що рухається зі швидкістю v в однорідному B, відчуває магнітну силу F_B = q(v×B), перпендикулярну до v і B. Пресет використовує однорідну область B (не струмовий провідник), тож діє лише сила Лоренца. Жовті стрілки F_E та фіолетові F_B розділяють електричну й магнітну частини; сумарна F = F_E + F_B. Натисніть «Запустити», щоб побачити рух уздовж v.

• F = qv×B
• F ⊥ v and B

Короткий опис дослідження

Сплануйте запитання, перш ніж відкрити лабораторію

Короткий відповідає передрендереній сторінці: рушійне запитання, конкуруючі прогнози, ролі змінних, керівні закони, установка, аналіз і підсилення лишаються видимими та в цьому порядку.

Рушійне запитання

Заряджена частинка рухається крізь область однорідного магнітного поля. Чи залежить магнітна сила від швидкості частинки, чи лише від напруженості поля?

Прогнози для зважування

• Сила залежить лише від поля, не від швидкості.
• Магнітна сила не залежить просто від жодної з цих величин.
• Сила залежить і від поля, і від швидкості — швидші частинки відчувають сильнішу магнітну силу.

Ролі змінних

Що ви задаєте:

• Компонента швидкості x v_x (m/s)
• Компонента швидкості y v_y (m/s)

Що ви вимірюєте:

• Модуль сили F (µN)

Як проходить дослідження

1. Відкрийте пресет qv-cross-b та натисніть «Скинути». Область поля має фіксований Bz = 0.12 T; пробний заряд q = 3×10⁻¹⁰ C.
2. Увімкніть показ модуля сили на пробному заряді.
3. Задайте компоненти швидкості пробного заряду для кожного заміру та запишіть модуль сили.

Керівне рівняння

Сила Лоренца (магнітна) — F_B = q·v×B

Заряд q, що рухається зі швидкістю v крізь магнітне поле B, відчуває силу F = qv×B, перпендикулярну і швидкості, і полю. Її модуль |F| = |q||v||B|, коли v перпендикулярна B.

Що друкований робочий аркуш пропонує учням обчислити

• Для одного заміру обчисліть |F| = |q|·|B|·|v| з q = 3×10⁻¹⁰ C, B = 0.12 T, |v| = √(v_x² + v_y²). Порівняйте з таблицею.
• Поясніть, чому модуль магнітної сили залежить від повної швидкості |v| частинки, а не від напрямку її швидкості — хоча напрямок сили справді залежить від того, куди вона рухається.

Де це трапляється за межами лабораторії

• Магнітна сила завжди перпендикулярна швидкості (F = qv×B), тож може змінити напрямок частинки, але ніколи її швидкість. Поясніть, чому магнітне поле саме по собі ніколи не може розігнати чи загальмувати заряджену частинку — лише керувати нею.
• Заряджена частинка, що рухається перпендикулярно однорідному магнітному полю, іде колом, бо магнітна сила завжди вказує в центр кола. Поясніть, використовуючи F = qvB, чому швидша частинка в тому самому полi креслить більше коло.

• 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. Вітаємо у заряді в полі B
2. Виберіть пробний заряд
3. Натисніть «Запустити»
4. Сила на рухомому заряді
5. Відкрийте панель властивостей
6. У вас вийшло!

Відкрийте інтерактивне моделювання, щоб зібрати сцену, натиснути «Запустити» та дослідити з живими вимірюваннями й керованим заняттям.

Відкрити інтерактивну лабораторію →

Завантажити лабораторний аркуш →

Сила Лоренца