Сила Лоренца: рухомий заряд у магнітному полі

1 · Прогноз

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

• 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.

2 · Установка

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.

3 · Збір даних

Побудуйте графік модуля сили F (вісь y) проти швидкості |v| = √(v_x² + v_y²) (вісь x) для трьох замірів.

4 · Аналіз

1. 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.
2. 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.

5 · Поглиблення

1. 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.
2. 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.

Фізика цього експерименту

← Назад до експерименту