แม่เหล็กและประจุเคลื่อนที่
แนะนำใหม่แม่เหล็กสามารถเบี่ยงเบนลำแสงของประจุเคลื่อนที่
- ในจอทีวีเก่า แม่เหล็กจะบังคับลำแสงอิเล็กตรอนให้วาดภาพ
- สนามแม่เหล็กจับ ประจุที่เคลื่อนที่ และดันมันไปด้านข้าง
- แรงนี้มีลักษณะแปลก:它作用于运动方向和磁场方向均垂直的方向。
- แรงแม่เหล็กด้านข้างนี้ขับเคลื่อนมอเตอร์ เครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวล และเครื่องตรวจจับอนุภาค
แรงแม่เหล็กที่กระทำต่อประจุ
- ประจุ $q$ ที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว $v$ ผ่านสนาม $B$ จะได้รับแรง $F = qvB$
- แรงนี้ ตั้งฉาก กับ ความเร็ว และ สนาม ทั้งสอง
- ประจุที่เคลื่อนที่ ตาม เส้นสนาม จะไม่ได้รับ แรง เลย
- แรงจะมีค่ามากที่สุดในขณะประจุเคลื่อนที่ในมุมฉากกับสนาม
สนามในพื้นที่
ดูสนามแม่เหล็กที่แม่เหล็กสร้าง — สนามที่ประจุเคลื่อนที่จะตัดผ่าน
ประจุ $2\ \text{C}$ เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว $3\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$ ผ่านสนามแม่เหล็ก $4\ \text{T}$ (ตั้งฉาก) แรงที่เกิดขึ้นต่อประจุมีหน่วยเป็น $\text{N}$?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$F = qvB = 2 \times 3 \times 4 = 24\ \text{N}$.
แรงแม่เหล็กบนประจุเคลื่อนที่ชี้ไปในทิศทาง:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
แรงตั้งฉากกับความเร็วและสนามทั้งสอง
ประจุเคลื่อนที่Exactly along เส้นสนามรู้สึกถึงแรง:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
การเคลื่อนที่ตามสนามไม่ให้แรงด้านข้าง; แรงต้องการการเคลื่อนที่ข้ามสนาม
กฎมือขวา
- ชี้นิ้วมือขวาไปตาม $v$, ม้วนนิ้วเข้าหา $B$; นิ้วโป้งจะชี้ทิศทางแรง (สำหรับ ประจุบวก).
- สำหรับ ประจุลบ, แรงจะมีทิศทางตรงกันข้าม.
- เนื่องจากแรงเป็นด้านข้างเสมอ มันจึงเปลี่ยน ทิศทาง ของประจุแต่ไม่เปลี่ยนความเร็ว.
- ดังนั้นประจุที่เคลื่อนที่ตัดผ่านสนามสม่ำเสมอจะเคลื่อนที่ตามวง กลม.
เพราะมันกระทำตั้งฉากกับการเคลื่อนที่ แรงแม่เหล็กไม่ทำ ____
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
แรงตั้งฉากไม่ทำงาน ดังนั้นความเร็วไม่เปลี่ยน
การเคลื่อนที่เป็นวงกลมในสนามแม่เหล็ก
- แรงด้านข้างทำหน้าที่เหมือนแรงเข้าสู่ศูนย์กลาง ทำให้เส้นทางโค้งเป็นวงกลม.
- ประจุที่มีความเร็วสูงหรือสนามแม่เหล็กอ่อนกว่าจะทำให้เกิดวง กลมที่ใหญ่ขึ้น.
- นี่คือวิธีที่สเปกโทรมิเตอร์มวลแยกอนุภาคตามมวลและประจุ.
- แรงแม่เหล็ก ไม่ทำงาน (เพราะตั้งฉากกับการเคลื่อนที่) ดังนั้นความเร็วคงที่.
ประจุที่อยู่นิ่งในสนามแม่เหล็กไม่รู้สึกแรงแม่เหล็ก
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
แรงแม่เหล็กต้องการการเคลื่อนที่: $F = qvB$ เป็นศูนย์เมื่อ $v = 0$
เลือก ทุก ข้อที่ถูกต้องเกี่ยวกับแรงแม่เหล็กบนประจุ
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
แรงต้องการการเคลื่อนที่ ตั้งฉาก และเบี่ยงเบนเส้นทางให้เป็นวงกลม — แต่ไม่ทำงาน ดังนั้นมันnever เปลี่ยนความเร็ว
แรงแม่เหล็กจำเป็นต้องมีประจุ เคลื่อนที่ — ประจุที่หยุดนิ่งจะไม่ได้รับแรงแม่เหล็ก และแรงนั้น ตั้งฉาก กับความเร็ว จึง ไม่ทำงาน และไม่เปลี่ยนความเร็วของประจุเลย มีเพียงเปลี่ยนทิศทางเท่านั้น.
ประจุขนาด $q = 2\ \text{C}$ เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว $v = 3\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$ ตัดผ่านสนามขนาด $B = 4\ \text{T}$ (ในมุมฉาก).
- $F = qvB = 2 \times 3 \times 4 = 24\ \text{N}$, ตั้งฉากกับการเคลื่อนที่.
จัดให้ความเร็วขนานกับสนามแทน แล้วแรงจะลดลงเป็นศูนย์.
ประจุที่ เคลื่อนที่ ในสนามแม่เหล็กจะได้รับแรง $F = qvB$, ตั้งฉาก กับทั้งความเร็วและสนาม (ใช้กฎมือขวา) ประจุที่เคลื่อนที่ ขนาน กับสนามจะไม่ได้รับแรง แรงนี้ ไม่ทำงาน — มันทำให้เส้นทางโค้งเป็นวงกลมโดยไม่เปลี่ยนความเร็ว.