מגנטיות ומטענים זזים
הוצג| English | משמעות |
|---|---|
| right-hand rule/raɪt hænd ruːl/ | כלל היד הימנית |
מגנט מעלים על טענה רגועה אך דוחף טענה נעה לצדדים
- הנח טענה במנוחה בסמוך למגנט — לא קורה שום דבר.
- שלח אותה להעף בשדה — היא סוטה לצד.
- הכוח המגנטי פועל רק על טענה נעה.
- והוא דוחף באופן מאונך לכיוון התנועה, ולא לאורכה.
שדה מגנטי מפעיל כוח על מטען רק כאשר המטען:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
כוח מגנטי $F = qvB$ דורש מהירות שאינה אפסית.
חוק הכוח: F = qvB
- הכוח המגנטי הוא $F = qvB\sin\theta$, כאשר $\theta$ הוא הזווית בין $\vec v$ ל$\vec B$.
- הוא מקסימלי כאשר המטען נע באופן מאונך לשדה ($\theta = 90^\circ$).
- הוא אפס כאשר המטען נב לאורך השדה ($\theta = 0$).
- מטען מהיר יותר או שדה חזק יותר גורמים לדחיפה גדולה יותר.
כוח על זרם
הגדר את כיווני השדה והזרם ושתמש בכלל היד הימנית כדי לחזות את הכוח.
מטען $3\ \text{C}$ נע במהירות $4\ \text{m/s}$ מאונך לשדה $2\ \text{T}$ ($\theta = 90^\circ$). חשב $F$ (ב-Newtons).
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$F = qvB = 3 \times 4 \times 2 = 24\ \text{N}$.
מטען הנע בדיוק לאורך השדה ($\theta = 0$) אינו מרגיש בכוח מגנטי.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
$\sin 0 = 0$, ולכן $F = qvB\sin\theta = 0$.
הכלל יד ימין קובע את הכיוון
- הכוח מאונך לשני המשתנים: המהירות והשדה.
- רמזו עם אצבעותכם לאורך $\vec v$, תכופפו אותן לעבר $\vec B$: האגודל מצביע על הכוח (כלל יד ימין).
- עבור מטען שלילי, הכוח הוא בניגוד לכיוון זה.
- מכאן ששני הגורלים הללו תמיד נמצאים בזווית ישרה לתנועה.
כיוון כוח המגנטי נמצא באמצעות כלל היד ה____.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
כלל היד הימנית מניב את הכוח על מטען חיובי.
כוח צדדי יוצר מעגל
- כוח שמאונך תמיד ל$\vec v$ יכול רק לסטות את המטען, אך לא להאיץ אותו.
- לכן מטען בשדה אחיד נע במעגל.
- הרדיוס הוא $r = \dfrac{mv}{qB}$ — מהירות או מסה גדולים יותר גוררים למעגל רחב יותר.
- זוהי הדרך שבה ספקטרומטרי מסה ומאיצי חלקיקים מכוונים קרנות.
בחרו את כל האמיתות על הכוח המגנטי הפועל על מטען.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
דורש תנועה, מאונך, אינו מבצע עבודה. הוא לעולם לא מזרז את המטען.
הכוח המגנטי אינו מבצע עבודה
- בגלל $\vec F \perp \vec v$, הכוח לעולם אינו מוסיף למהירות.
- הוא משנה רק את הכיוון של התנועה, אך לא את האנרגיה הקינטית.
- לכן שדה מגנטי יכול לכוון מטען אך לעולם לא להאיץ אותו.
- ההאצה דורשת שדה חשמלי, ולא שדה מגנטי.
הכוח המגנטי על מטען נע:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
מכיוון ש$F \perp v$, הוא אינו מבצע עבודה — רק הכיוון משתנה.
מטען של $2\ \text{C}$ נע במהירות $3\ \text{m/s}$ דרך שדה $0.5\ \text{T}$ ($\theta = 90^\circ$).
- $F = qvB = 2 \times 3 \times 0.5 = 3\ \text{N}$.
- הכוח מאונך למהירות, ולכן המטען מתעקם.
כוח מגנטי אינו עושה עבודה — הוא רק מעקם את המסלול, ואינו משנה את המהירות. לכן האמרה "שדה מגנטי מאיץ את המטען" תמיד שגויה.此外, מטען הנע בציר השדה ($\theta = 0$) מרגיש אף כוח כלל.
שדה מגנטי פועל רק על מטען נע: $F = qvB\sin\theta$, מאונך גם ל$\vec v$ וגם ל$\vec B$ (כלל היד הימנית). הכוח אינו עושה עבודה, ולכן הוא מעקם את המסלול למעגל בעל רדיוס $r = mv/qB$ מבלי לשנות את המהירות.