แรงแม่เหล็ก: เปลี่ยนทิศทางการเคลื่อนที่โดยไม่เพิ่มความเร็ว
แนะนำใหม่| English | ความหมาย |
|---|---|
| magnetic force/mæɡˈnetɪk fɔːs/ | แรงแม่เหล็ก |
| momentum/məʊˈmentəm/ | โมเมนตัม |
อะไรจะอธิบายการสังเกตนี้ได้?
- อนุภาคที่มีประจุเคลื่อนที่โค้งในสนามแม่เหล็ก สัมผัสการเปลี่ยนทิศทาง แม้ว่า แรงแม่เหล็ก เพียงอย่างเดียวจะไม่เพิ่มพลังงานจลน์
- เริ่มต้นด้วยการทำนาย ระบุปริมาณหรือลักษณะที่คุณจะเปรียบเทียบ แล้วตัดสินใจว่าหลักฐานอะไรที่จะแยกแยะคำอธิบายสองแบบได้
สร้างโมเดล
- ขนาดแรงแม่เหล็กคือ F = |q|vB sinθ ตั้งฉากกับความเร็วและสนามแม่เหล็ก โดยทิศทางกำหนดโดยสัญญาณของประจุ เมื่อเข้าสนามสม่ำเสมอตั้งฉาก สามารถทำหน้าที่เป็นแรงสู่ศูนย์กลางสำหรับการเคลื่อนที่วงกลม
- แรงแม่เหล็ก: แรงจากสนามแม่เหล็กต่อประจุเคลื่อนที่หรือกระแส; โมเมนตัม: มวลคูณความเร็วในแบบจำลองคลาสสิก
สิ่งใดเปลี่ยนแปลงภายใต้แรงแม่เหล็กเพียงอย่างเดียวในการเคลื่อนที่วงกลมตั้งฉาก?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
แรงแม่เหล็กกระทำตั้งฉากกับความเร็ว จึงเปลี่ยนเพียงทิศทางของความเร็ว ทำให้เกิดการเคลื่อนที่วงกลม แรงที่ตั้งฉากไม่ทำงาน ดังนั้นพลังงานจลน์ไม่สามารถเพิ่มขึ้นได้ และขนาดประจุเป็นคุณสมบัติภายใน
จับคู่แต่ละคำศัพท์เทคนิคกับความหมายที่แม่นยำ
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
ใช้นิยามเพื่อแยกแยะปริมาณและกระบวนการที่เกี่ยวข้อง
เลือกหลักฐานมาทดสอบสมมติฐาน
- เทียบแรงแม่เหล็กกับ mv²/r เพื่อหาค่า r = mv/(|q|B)对于 perpendicular motion. สนามที่แรงกว่าให้รัศมีเล็กกว่าที่โมเมนตัมคงที่ การเคลื่อนที่ขนานกับสนามให้แรงแม่เหล็กเป็นศูนย์ในโมเดลนี้
- วาดความเร็ว สนาม และแรงเป็นลูกศรแยกกันโดยใช้ระเบียบวิธีเข้า/ออกหน้ากระดาษที่กำหนด ให้ใช้ข้อมูลลำแสงที่จัดเตรียมมาหรือโปรแกรมจำลอง อย่าanggapว่าทิศทางสายไฟมีกระแสไหลเท่ากับทิศทางการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน
นิสัยสองอย่างใดทำให้การตรวจสอบหรือแบบจำลองในกรณีนี้รองรับได้มากขึ้น?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
การระบุเงื่อนไขและสมมติฐานช่วยให้ผู้อื่นทำงานซ้ำได้โดยถูกต้อง และการบันทึกหลักฐานรองรับช่วยให้พวกเขาตรวจสอบข้อสรุปได้ การซ่อนผลลัพธ์ที่ขัดแย้งกันจะกำจัดหลักฐานที่อาจทลายข้อสรุปที่ผิดพลาด และข้อมูลจากตัววัดเพียงหนึ่งค่าไม่สามารถใช้ยืนยันข้ออ้างที่กว้างขวางได้
ทำงานจากปริมาณที่ทราบค่า
- ระบุค่าที่ทราบและหน่วยของมัน เลือกความสัมพันธ์โดยพิจารณาว่าข้อสมมติฐานสอดคล้องกับเคสนี้ แล้วจัดรูปสมการก่อนแทนค่า
- ที่ทราบ: อนุภาคมี m = 2.0×10⁻²⁷ กก., v = 3.0×10⁶ ม./วินาที, |q| = 1.0×10⁻¹⁹ C และ B = 0.20 T. r = mv/(|q|B) = 0.30 ม. การคำนวณนี้สมมติการเคลื่อนที่ไม่ใช่สัมพัทธภาพและการเข้าด้วยมุมตั้งฉาก
ใช้ r = mv/(|q|B). สำหรับ m=2×10⁻²⁷ kg, v=2×10⁶ m/s, |q|=1×10⁻¹⁹ C และ B=0.20 T, หาค่า r. ใช้ลำดับขั้นตอนเดียวกัน: ค่าที่ทราบ → โมเดล → สมการ → แทนค่า → หน่วยและความหมาย
ใช้สูตร r = mv/(|q|B). สำหรับมวล m=2×10⁻²⁷ kg, ความเร็ว v=2×10⁶ m/s, ขนาดประจุ |q|=1×10⁻¹⁹ C และสนามแม่เหล็ก B=0.20 T, หารัศมี r.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
ผลลัพธ์คือ 0.2 เมตร.已知: m = 2×10^-27 กก.; v = 2×10^6 ม/วินาที; |q| = 1×10^-19 คูลอมบ์; B = 0.20 เทสลา, เข้าสนามในแนวตั้งฉาก ใช้ r = mv/(|q|B). r = (2×10^-27 × 2×10^6)/(1×10^-19 × 0.20) = 0.2 เมตร. เส้นทางเป็นวงกลมที่มีรัศมีดังกล่าวภายใต้โมเดลที่กำหนด
ตรวจสอบข้อสรุปและขอบเขต
- แรงแม่เหล็กสามารถเปลี่ยนทิศทางโมเมนตัมได้โดยไม่ต้องทำงาน การเพิ่มสนามไฟฟ้าสามารถเปลี่ยนพลังงานได้ ดังนั้นข้อสรุปเกี่ยวกับแรงแม่เหล็กเพียงอย่างเดียวจึงไม่ครอบคลุมอุปกรณ์สนามรวมทั้งหมด
- กลับไปที่การสังเกตเดิม อธิบายว่าผลลัพธ์นี้สนับสนุนสิ่งใด มีเงื่อนไขใดบ้าง และเป็นอย่างไรในการทดสอบคำอธิบายอื่นที่ขัดแย้งกัน
แรงแม่เหล็กเพียงอย่างเดียวเพิ่มพลังงานจลน์ของอนุภาคที่มีประจุอย่างต่อเนื่อง claim นี้เป็นเท็จ: แรงที่ตั้งฉากกับความเร็วดำเนินงานเป็นศูนย์ (งาน = แรง x ระยะทาง ตามแนวแรง) ดังนั้นสนามแม่เหล็กเพียงอย่างเดียวไม่สามารถเปลี่ยนพลังงานจลน์ของอนุภาคได้ - เปลี่ยนแค่ทิศทางเท่านั้น การเร่งความเร็วต้องใช้องค์ประกอบของสนามตามทิศทางการเคลื่อนที่ ซึ่งมีเฉพาะสนามไฟฟ้าเท่านั้นที่จัดให้ได้
แรงแม่เหล็ก: เปลี่ยนทิศทางความเร็วโดยไม่เพิ่มอัตราเร็ว: ตั้งค่าแรงแม่เหล็กเท่ากับ mv²/r เพื่อหาค่า r = mv/(|q|B) สำหรับการเคลื่อนที่แบบตั้งฉาก สนามที่แรงขึ้นจะทำให้เกิดรัศมีเล็กลงเมื่อโมเมนตัมคงที่ การเข้าสนามในแนวขนานจะให้แรงแม่เหล็กเป็นศูนย์ในโมเดลนี้
แรงแม่เหล็กเพียงอย่างเดียวเพิ่มพลังงานจลน์ของอนุภาคที่มีประจุอย่างต่อเนื่อง
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
แรงที่ตั้งฉากกับความเร็วไม่ทำงาน (งาน = แรง × ระยะทางตามทิศทางของแรง) ดังนั้นสนามแม่เหล็กเพียงอย่างเดียวไม่สามารถเปลี่ยนพลังงานจลน์ของอนุภาคได้ - เปลี่ยนได้เพียงทิศทางเท่านั้น การเร่งความเร็วจำเป็นต้องมีองค์ประกอบของสนามที่ขนานกับการเคลื่อนที่ ซึ่งมีเฉพาะสนามไฟฟ้าเท่านั้นที่ทำได้
แรงจากสนามแม่เหล็กต่อประจุที่เคลื่อนที่หรือกระแสไฟฟ้า: เขียนคำศัพท์เทคนิค
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
แรงแม่เหล็ก (magnetic force) หมายถึง แรงจากสนามแม่เหล็กต่อประจุเคลื่อนที่หรือกระแสไฟฟ้า