Lực từ: làm thay đổi vận tốc mà không tăng tốc độ
Đã giới thiệu| English | Ý nghĩa |
|---|---|
| magnetic force/mæɡˈnetɪk fɔːs/ | lực từ |
| momentum/məʊˈmentəm/ | động lượng |
Điều gì có thể giải thích quan sát này?
- Một hạt mang điện chuyển động cong trong từ trường đều. Chiều chuyển động thay đổi mặc dù lực từ đơn thuần không làm tăng động năng của hạt.
- Bắt đầu bằng một dự đoán. Nêu rõ các đại lượng hoặc đặc điểm bạn sẽ so sánh, sau đó quyết định bằng chứng nào có thể phân biệt hai lời giải thích.
Xây dựng mô hình
- Độ lớn lực từ là F = |q|vB sinθ. Lực này vuông góc với vận tốc và từ trường, với chiều xác định bởi dấu của điện tích. Đối với sự đi vào vuông góc vào từ trường đều, lực này có thể đóng vai trò là lực hướng tâm cho chuyển động tròn.
- lực từ: Lực do từ trường tác dụng lên điện tích chuyển động hoặc dòng điện; động lượng: Khối lượng nhân với vận tốc trong mô hình cổ điển.
Điều gì thay đổi dưới tác dụng chỉ của lực từ trong chuyển động tròn vuông góc?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Lực từ tác dụng vuông góc với vận tốc, nên nó chỉ thay đổi HƯỚNG của vận tốc, tạo ra chuyển động tròn. Lực vuông góc không thực công, nên động năng không thể tăng, và độ lớn điện tích là đặc tính nội tại.
Ghép mỗi thuật ngữ kỹ thuật với ý nghĩa chính xác của nó.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Sử dụng các định nghĩa để phân biệt các đại lượng và quá trình liên quan.
Chọn bằng chứng có thể kiểm chứng
- Đặt lực từ bằng mv²/r để thu được r = mv/(|q|B) cho chuyển động vuông góc. Trường mạnh hơn tạo ra bán kính nhỏ hơn ở động lượng không đổi. Chuyển động song song đưa ra lực từ bằng không trong mô hình này.
- Vẽ vận tốc, từ trường và lực dưới dạng các mũi tên riêng biệt sử dụng quy ước vào/ngoài trang giấy đã nêu. Sử dụng dữ liệu chùm tia cung cấp hoặc mô phỏng. Không coi chiều dòng điện chạy trong dây dẫn giống với chiều chuyển động của electron.
Hai thói quen nào sau đây giúp việc nghiên cứu hoặc mô hình trong trường hợp này trở nên thuyết phục hơn?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Việc nêu rõ các điều kiện và giả thiết giúp người khác lặp lại công việc chính xác, và ghi lại bằng chứng hỗ trợ giúp họ kiểm tra kết luận. Giấu đi các kết quả mâu thuẫn sẽ loại bỏ bằng chứng có thể thách thức một kết luận sai, và một phép đo lường không thể khẳng định một tuyên bố rộng hơn.
Làm việc từ các đại lượng đã biết
- Nêu các giá trị đã biết và đơn vị của chúng. Chọn công thức vì các giả thiết của nó phù hợp với trường hợp này, sau đó biến đổi trước khi thay số.
- Đã biết: một hạt có m = 2.0×10⁻²⁷ kg, v = 3.0×10⁶ m/s, |q| = 1.0×10⁻¹⁹ C và B = 0.20 T. r = mv/(|q|B) = 0.30 m. Phép tính giả định chuyển động phi tương đối tính và chuyển động đi vào vuông góc.
Sử dụng r = mv/(|q|B). Với m=2×10⁻²⁷ kg, v=2×10⁶ m/s, |q|=1×10⁻¹⁹ C và B=0.20 T, hãy tìm r. Áp dụng cùng quy trình: đại lượng đã biết → mô hình → hệ thức → thay số → đơn vị và diễn giải.
Sử dụng r = mv/(|q|B). Với m=2×10⁻²⁷ kg, v=2×10⁶ m/s, |q|=1×10⁻¹⁹ C và B=0.20 T, tìm bán kính r.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Kết quả là 0.2 m. Đã biết: m = 2x10^-27 kg; v = 2x10^6 m/s; |q| = 1x10^-19 C; B = 0.20 T, đi vào vuông góc. Áp dụng r = mv/(|q|B). r = (2x10^-27 x 2x10^6)/(1x10^-19 x 0.20) = 0.2 m. Quỹ đạo là một đường tròn có bán kính này theo mô hình đã nêu.
Kiểm tra kết luận và giới hạn của nó
- Một lực từ có thể thay đổi hướng động lượng mà không sinh công. Việc bổ sung điện trường có thể làm thay đổi năng lượng, nên những kết luận chỉ dựa vào từ trường đơn thuần không bao quát hết mọi thiết bị kết hợp trường.
- Quay trở lại quan sát ban đầu. Giải thích kết quả hỗ trợ điều gì, những điều kiện nào mà nó giả định, và một cách để kiểm chứng một giải thích cạnh tranh.
Lực từ duy nhất liên tục làm tăng động năng của một hạt mang điện. tuyên bố này là sai: Lực vuông góc với vận tốc không thực hiện công (công = lực x quãng đường DÀI THEO phương lực), nên chỉ riêng từ trường không thể thay đổi động năng của hạt - chỉ làm thay đổi hướng của nó. Việc tăng tốc cần thành phần của trường dọc theo chuyển động, điều mà chỉ điện trường mới cung cấp.
Lực từ: làm thay đổi vận tốc mà không tăng tốc độ: Đặt lực từ bằng mv²/r để suy ra r = mv/(|q|B) cho chuyển động vuông góc. Trường mạnh hơn tạo bán kính nhỏ hơn ở động lượng cố định.而入射 song song với trường sẽ tạo ra lực từ bằng không trong mô hình này.
Chỉ có lực từ sẽ làm liên tục tăng động năng của một hạt mang điện.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Một lực vuông góc với vận tốc không thực công (công = lực x khoảng cách DẸN theo hướng lực), nên chỉ riêng từ trường không thể thay đổi động năng của hạt — chỉ thay đổi hướng của nó. Việc tăng tốc cần thành phần của trường dọc theo chuyển động, điều mà chỉ điện trường mới cung cấp.
Lực do từ trường gây ra lên điện tích chuyển động hoặc dòng điện: viết thuật ngữ kỹ thuật.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
lực từ có nghĩa là lực do từ trường tác dụng lên điện tích chuyển động hoặc dòng điện.