מגנטיות ומטענים זזים
הוצגמגנט יכול לכופף קרן של מטענים נעים
- בצילנת טלוויזיה ישנה, מגנטים מכוונים קרן של אלקטרונים לצורך ציור התמונה.
- שדה מגנטי תופס מטען נע וגורם לו לסטוה בצד.
- הכוח מוזר: הוא פועל ניצב לגבי גם התנועה וגם השדה.
- כוח מגנטי צדדי זה מניע מנועים, ספקטרומטרים מסה וגלאי חלקיקים.
הכוח המגנטי על מטען
- מטען $q$ הנע במהירות $v$ דרך שדה $B$ מרגיש בכוח $F = qvB$.
- הכוח מאונך לשתי המהירות ולשדה.
- מטען הנע בכיוון קווי השדה אינו מרגיש כלל בכוח.
- הכוח הוא הגדול ביותר כאשר המטען נע בזווית ישרה לשדה.
שדה במרחב
ראה את השדה המגנטי שמייצר מגנט — את השדה שעובר מטען זז חוצה.
מטען $2\ \text{C}$ נע במהירות $3\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$ חוצה שדה $4\ \text{T}$ (בזווית ישרה). מה הכוח שמופעל עליו, ביחידות $\text{N}$?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$F = qvB = 2 \times 3 \times 4 = 24\ \text{N}$.
הכוח המגנטי הפועל על מטען זז מכוון:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
הכוח ניצב גם למהירות וגם לשדה.
מטען הנע בדיוק לאורך קווי השדה מרגיש כוח של:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
תנועה לאורך השדה אינה מספקת כוח צדדי; הכוח דורש תנועה חוצה את השדה.
כלל היד הימנית
- הצב את אצבעות ידך הימינה לאורך $v$, כופף אותן לעבר $B$; האגודל שלך מצביע על הכוח (עבור מטען חיובי).
- עבור מטען שלילי, הכוח הוא באותה כיוון הפוך.
- מכיוון שהכוח תמיד צדדי, הוא משנה את כיוון המטען אך לא את מהירותו.
- לכן, מטען הנע דרך שדה אחיד נע במעגל.
מכיוון שהכוח פועל ניצבת לתנועה, הכוח המגנטי אינו מבצע ____.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
כוח ניצב אינו מבצע עבודה, ולכן המהירות נשארת ללא שינוי.
תנועה מעגלית בשדה
- הכוח הצדדי פועל כמו כוח מרכזי, ומכופף את המסלול למעגל.
- מטענים מהירים יותר או שדות חלשים יותר יוצרים מעגלים גדולים יותר.
- כך ספקטרוסקופ גוף מסנן חלקיקים לפי מסתם ומטענם.
- הכוח המגנטי אינו מבצע עבודה (כי הוא מאונך לתנועה), ולכן המהירות נשארת קבועה.
מטען נייח בשדה מגנטי אינו מרגיש כוח מגנטי.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
הכוח המגנטי דורש תנועה: $F = qvB$ הוא אפס כאשר $v = 0$.
בחרו את כל האמיתות על הכוח המגנטי הפועל על מטען.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
הכוח דורש תנועה, הוא ניצב ומכופף את המסלול למעגל — אך אינו מבצע עבודה, ולכן לעולם אינו משנה את המהירות.
הכוח המגנטי דורש שמטען יהיה נע; מטען רציני אינו מרגיש בכוח מגנטי. והכוח הוא מאונך למהירות, ולכן אינו מבצע עבודה ואינו משנה לעולם את מהירות המטען, אלא רק את כיוונו.
מטען של $q = 2\ \text{C}$ נע במהירות $v = 3\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$ דרך שדה של $B = 4\ \text{T}$ (בזווית ישרה).
- $F = qvB = 2 \times 3 \times 4 = 24\ \text{N}$, מאונך לתנועה.
השקם את המהירות בכיוון השדה, והכוח יורד לאפס.
מטען זז בשדה מגנטי מרגיש כוח $F = qvB$, ניצב גם לכיוון המהירות וגם לשדה (השתמש ביד ימנית). מטען הנע לאורך השדה אינו מרגיש כלל בכוח. הכוח לא מבצע עבודה — הוא מכופף את המסלול לעיגול ללא שינוי במהירות.