القوى المغناطيسية: تغيير اتجاه السرعة دون زيادة السرعة
مُقدَّم| English | المعنى |
|---|---|
| magnetic force/mæɡˈnetɪk fɔːs/ | القوة المغناطيسية |
| momentum/məʊˈmentəm/ | زخم |
ما الذي يفسر هذه الملاحظة؟
- تنحني الشحنة المشحونة في حقل مغناطيسي منتظم. يتغير اتجاهها بينما لا تزيد القوة المغناطيسية وحدها من طاقتها الحركية.
- ابدأ بتوقع. حدد الكميات أو الخصائص التي ستقارنها، ثم حدد الدليل الذي يمكنه التمييز بين تفسيرين.
بناء النموذج
- مقدار القوة المغناطيسية هو F = |q|vB sinθ. وهي عمودية على السرعة والحقل المغناطيسي، ويحدد اتجاهها إشارة الشحنة. بالنسبة للدخول العمودي على حقل منتظم، يمكن أن توفر القوة المركزية للحركة الدائرية.
- القوة المغناطيسية: قوة ناتجة عن مجال مغناطيسي على شحنة متحركة أو تيار؛ العزم: الكتلة مضروبة في السرعة في النموذج الكلاسيكي.
ما الذي يتغير تحت تأثير قوة مغناطيسية وحدها في الحركة الدائرية العمودية؟
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
القوة المغناطيسية تؤثر عمودياً على السرعة، لذا فهي تغير اتجاه السرعة فقط، مما ينتج عنه حركة دائرية. القوة العمودية لا تقوم بأي شغل، لذا لا يمكن أن تزداد الطاقة الحركية، وشحنة الجسيم مقدار ذاتي.
طابق كل مصطلح تقني مع معناه الدقيق.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
استخدم التعريفات للتمييز بين الكميات والعمليات ذات الصلة.
اختر دليلاً لاختبار الفرضية
- مساوِ القوة المغناطيسية بـ mv²/r للحصول على r = mv/(|q|B) للحركة العمودية. الحقل الأقوى ينتج نصف قطر أصغر عند ثبات الزخم. الإدخال الموازي يعطي قوة مغناطيسية صفرية في هذا النموذج.
- ارسم السرعة والحقل والقوة كأسهم منفصلة باستخدام قواعد الدخول/الخروج من الصفحة المعطاة. استخدم بيانات الشعاع المقدمة أو محاكاة. لا تعامل اتجاه سلك يحمل تيارًا على أنه مطابق لاتجاه حركة الإلكترون.
أي عادة من العادتين تجعل التحقيق أو النموذج في هذه الحالة أكثر قابلية للدفاع؟
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
توضيح الشروط والافتراضات يسمح للآخرين بتكرار العمل بدقة، وتسجيل الأدلة الداعمة يتيح لهم التحقق من الاستنتاج. إخفاء النتائج المتعارضة يزيل الأدلة التي قد تتحدى استنتاجًا خاطئًا، ولا يمكن لقياس واحد أن يثبت ادعاءً أوسع.
اعتمد على كميات معروفة
- أدر القيم المعروفة ووحداتها. اختر العلاقة لأن افتراضاتها تتناسب مع هذه الحالة، ثم أعد ترتيب المعادلة قبل التعويض.
- معلوم: جسيم له m = 2.0×10⁻²⁷ kg، v = 3.0×10⁶ m/s، |q| = 1.0×10⁻¹⁹ C و B = 0.20 T. r = mv/(|q|B) = 0.30 m. يفترض الحساب حركة غير نسبية ودخول عمودي.
استخدم r = mv/(|q|B). بالنسبة لـ m=2×10⁻²⁷ كجم، v=2×10⁶ م/ث، |q|=1×10⁻¹⁹ كولوم و B=0.20 تسلا، أوجد r. استخدم نفس التسلسل: الكميات المعلومة → النموذج → العلاقة → التعويض → الوحدة والتفسير.
استخدم r = mv/(|q|B). بالنسبة لـ m=2×10⁻²⁷ kg، وv=2×10⁶ m/s، و|q|=1×10⁻¹⁹ C، وB=0.20 T، أوجد r.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
النتيجة هي 0.2 متر. معلوم: الكتلة m = 2×10^-27 كجم؛ السرعة v = 2×10^6 م/ث؛ |q| = 1×10^-19 كولون؛ B = 0.20 تسلا، دخول عمودي. استخدم r = mv/(|q|B). r = (2×10^-27 × 2×10^6)/(1×10^-19 × 0.20) = 0.2 متر. المسار عبارة عن دائرة نصف قطرها هذا المقدار تحت النموذج المذكور.
تحقق من الاستنتاج وحدوده
- يمكن للقوة المغناطيسية تغيير اتجاه الزخم دون القيام بأي شغل. إضافة حقل كهربائي يمكن أن تغير الطاقة، لذا فإن الاستنتاجات حول الحقل المغناطيسي وحده لا تغطي كل الأجهزة ذات الحقول المشتركة.
- عُد إلى الملاحظة الأصلية. اشرح ما يدعمه النتيجة، وما هي الشروط التي تفترضها، وطريقة واحدة لاختبار تفسير منافس.
قوة مغناطيسية وحدها تزيد باستمرار الطاقة الحركية لجسيم مشحون. هذا الادعاء خاطئ: القوة العمودية على السرعة لا تبذل شغلاً (الشغل = القوة × المسافة عَلَى طول اتجاه القوة)، لذا لا يمكن للمجال المغناطيسي وحده تغيير الطاقة الحركية للجسيم - بل يغير اتجاهه فقط. التسريع يتطلب مركبة مجال موازية للحركة، وهو ما يوفره المجال الكهربائي وحده.
القوى المغناطيسية: تغيير اتجاه السرعة دون زيادة السرعة: مساوِ القوة المغناطيسية بـ mv²/r للحصول على r = mv/(|q|B) للحركة العمودية. الحقل الأقوى ينتج نصف قطر أصغر عند ثبات الزخم. الإدخال الموازي يعطي قوة مغناطيسية صفرية في هذا النموذج.
قوة مغناطيسية وحدها تزداد باستمرار الطاقة الحركية لجسيم مشحون.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
القوة العمودية على السرعة لا تقوم بأي شغل (الشغل = القوة × المسافة على طول اتجاه القوة)، لذا لا يمكن للمجال المغناطيسي وحده أن يغير الطاقة الحركية للجسيم - بل يغير اتجاهه فقط. زيادة السرعة تتطلب مكون مجال موازٍ للحركة، وهو ما يوفره المجال الكهربائي وحده.
القوة الناتجة عن مجال مغناطيسي على شحنة متحركة أو تيار: اكتب المصطلح التقني.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
القوة المغناطيسية هي القوة الناتجة عن مجال مغناطيسي作用于 شحنة متحركة أو تيار.