Gaya magnetik: mengubah kecepatan tanpa menambah kelajuan
Diperkenalkan| English | Makna |
|---|---|
| magnetic force/mæɡˈnetɪk fɔːs/ | gaya magnetik |
| momentum/məʊˈmentəm/ | Momentum |
Apa yang akan menjelaskan pengamatan ini?
- Partikel bermuatan melengkung dalam medan magnet seragam. Arahnya berubah meskipun gaya magnet saja tidak meningkatkan energi kinetiknya.
- Mulailah dengan prediksi. Nyatakan besaran atau fitur apa yang akan Anda bandingkan, lalu tentukan bukti apa yang dapat membedakan dua penjelasan.
Bangun modelnya
- Besarnya gaya magnet adalah F = |q|vB sinθ. Gaya ini tegak lurus terhadap kecepatan dan medan magnet, dengan arah ditentukan oleh tanda muatan. Untuk masuk tegak lurus ke medan seragam, gaya ini dapat menyediakan gaya sentripetal untuk gerak melingkar.
- gaya magnet: Gaya akibat medan magnet pada muatan yang bergerak atau arus; momentum: Massa dikalikan dengan kecepatan dalam model klasik.
Apa yang berubah di bawah pengaruh gaya magnetik saja dalam gerak melingkar tegak lurus?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Gaya magnetik bekerja tegak lurus terhadap kecepatan, sehingga hanya mengubah ARAH kecepatan, menghasilkan gerak melingkar. Gaya tegak lurus tidak melakukan kerja, sehingga energi kinetik tidak dapat meningkat, dan besaran muatan adalah intrinsik.
Pasangkan setiap istilah teknis dengan maknanya yang tepat.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Gunakan definisi untuk membedakan besaran dan proses yang terkait.
Pilih bukti yang boleh mengujinya
- Samakan gaya magnet dengan mv²/r untuk memperoleh r = mv/(|q|B) untuk gerak tegak lurus. Medan yang lebih kuat menghasilkan jari-jari yang lebih kecil pada momentum tetap. Masuk sejajar memberikan nol gaya magnet dalam model ini.
- Gambar kecepatan, medan, dan gaya sebagai panah terpisah menggunakan konvensi keluar-masuk halaman yang disebutkan. Gunakan data berkas yang disediakan atau simulasi. Jangan perlakukan arah kawat pembawa arus identik dengan arah gerak elektron.
Dua kebiasaan manakah yang membuat penyelidikan atau model dalam kasus ini lebih dapat dipertanggungjawabkan?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Menyatakan kondisi dan asumsi memungkinkan orang lain mengulangi pekerjaan persis seperti itu, dan mencatat bukti pendukung memungkinkan mereka memeriksa kesimpulan. Menyembunyikan hasil yang bertentangan menghilangkan bukti yang dapat menentang kesimpulan yang salah, dan satu pengukuran tidak pernah dapat menetapkan klaim yang lebih luas.
Bekerja daripada kuantiti yang diketahui
- Nyatakan nilai yang diketahui dan unitnya. Pilih hubungan kerana asumsinya sesuai dengan kes ini, kemudian susun semula sebelum menggantikan.
- Diketahui: partikel memiliki m = 2.0×10⁻²⁷ kg, v = 3.0×10⁶ m/s, |q| = 1.0×10⁻¹⁹ C dan B = 0.20 T. r = mv/(|q|B) = 0.30 m. Perhitungan ini mengasumsikan gerak non-relativistik dan masuk tegak lurus.
Gunakan r = mv/(|q|B). Untuk m=2×10⁻²⁷ kg, v=2×10⁶ m/s, |q|=1×10⁻¹⁹ C dan B=0.20 T, temukan r. Gunakan urutan yang sama: besaran diketahui → model → hubungan → substitusi → satuan dan interpretasi.
Gunakan r = mv/(|q|B). Untuk m=2×10⁻²⁷ kg, v=2×10⁶ m/s, |q|=1×10⁻¹⁹ C dan B=0.20 T, temukan r.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Hasilnya adalah 0.2 m. Diketahui: m = 2x10^-27 kg; v = 2x10^6 m/s; |q| = 1x10^-19 C; B = 0.20 T, masuk tegak lurus. Gunakan r = mv/(|q|B). r = (2x10^-27 x 2x10^6)/(1x10^-19 x 0.20) = 0.2 m. lintasannya adalah lingkaran dengan jari-jari ini di bawah model yang dinyatakan.
Semak kesimpulan dan had-hadnya
- Gaya magnet dapat mengubah arah momentum tanpa melakukan usaha. Menambahkan medan listrik dapat mengubah energi, sehingga kesimpulan tentang medan magnet saja tidak mencakup setiap alat medan gabungan.
- Kembali ke pengamatan awal. Jelaskan apa hasil tersebut mendukung, kondisi apa yang diasumsikannya, dan satu cara untuk menguji penjelasan saingan.
Gaya magnetik saja terus-menerus meningkatkan energi kinetik partikel bermuatan. Klaim ini salah: Gaya tegak lurus terhadap kecepatan tidak melakukan usaha (usaha = gaya x JARAK SEARAH dengan gaya), sehingga medan magnetik saja tidak dapat mengubah energi kinetik partikel - hanya arahnya. Peningkatan kecepatan memerlukan komponen medan sepanjang gerak, yang hanya disediakan oleh medan listrik.
Gaya magnet: memutar kecepatan tanpa menambah kecepatan: Samakan gaya magnet dengan mv²/r untuk memperoleh r = mv/(|q|B) untuk gerak tegak lurus. Medan yang lebih kuat menghasilkan jari-jari yang lebih kecil pada momentum tetap. Masuk sejajar memberikan nol gaya magnet dalam model ini.
Gaya magnetik saja terus meningkatkan energi kinetik partikel bermuatan.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Gaya yang tegak lurus terhadap kecepatan tidak melakukan usaha (usaha = gaya x jarak SEJAJAR arah gaya), sehingga medan magnet saja tidak dapat mengubah energi kinetik partikel—hanya arahnya. Peningkatan kecepatan memerlukan komponen medan searah gerak, yang hanya disediakan oleh medan listrik.
Gaya akibat medan magnet pada muatan bergerak atau arus: tuliskan istilah teknisnya.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
gaya magnetik berarti Gaya akibat medan magnet pada muatan bergerak atau arus.