نیروی معناطیسی وارد بر ذره باردار متحرک - آموزش تصویری - زبان ساده
موارد زیر مکمل هم هستند. برای یادگیری پایدار، از همه آنها استفاده کنید:
1- متن را بخوانید
2- در آزمون شرکت کنید
3- فیلم را ببینید.
توضیح بیشتر: دکمه راهنما در نوار بالایی را کلیک کنید .
محاسبه آنلاین نیروی مغناطیسی، اندازه بار، تندی ذره، اندازه میدان مغناطیسی، زاویه
سلامابزار زیر فوق العاده و بی نظیر است. چون بهترین شیوه یادگیری حل مسئله را ارائه می کند. در هیچ جای دیگری چنین ابزار فوق العاده ای را نمی توانید پیدا کنید. برای طراحی آن وقت زیادی صرف کردیم و کاملا رایگان در اختیار عموم قرار دادیم. لطفا از آن استفاده کنید. اعداد مختلف را وارد کنید و آنها را تغییر دهید. به این ترتیب شما می توانید بی نهایت سوال با پاسخ تشریحی ایجاد کنید. از همه مهمتر، حتی می توانید مسائل درون یا آخر فصل و نیز مثال های کتاب درسی را با آن حل کنید.
معلمان محترم می توانند برای طراحی سوال و یا بررسی درستی سوال خود، از این ابزار ارزشمند استفاده کنند( پس از آنکه نرم افزار سوال را تولید کرد می توانید ظاهر و ادبیات سوال را به دلخواه خود تغییر دهید). با احترام: ژرفنما
روش استفاده:
در قسمت پایین، پنج ورودی اعداد وجود دارد. در چهار ورودی، عدد دلخواه خود را وارد کنید. سپس روی دکمه محاسبه کلیک کنید. تا حل تشریحی آن، ارائه می شود.
توضیح بیشتر
- فرض کنید سه ورودی برای عدد داریم اگر در ورودی اول و دوم، عدد وارد کنید کمیت سوم حساب می شود. اما اگر در ورودی دوم و سوم، عدد وارد کنید کمیت اول حساب می شود و ...
-
برای وارد کردن اعداد توان دار، ما از ساده ترین روش ( یعنی e-notation )استفاده کردیم. برای این کار، از حرف e استفاده کنید. مثلا 105 × 3 را به صورت 3e5 وارد کنید
همچنین 5-10 × 3 را به صورت 3e-5 وارد کنید
عدد 19-10 × 1/6 را به صورت 1.6e-19 وارد کنید
عددی مانند 105 را به صورت 1e5 وارد کنید.(یعنی به صورت e5 وارد نکنید).
دقت کنید هنگام وارد کردن e صفحه کلید شما انگلیسی باشد وگرنه وارد نمی شود. - برای وارد کردن اعداد اعشاری، مثلا 6/5 به جای علامت اعشار / از علامت نقطه . استفاده کنید
1 - محاسبه نیروی مغناطیسی وارد بر بار متحرک
هرگاه جسمی با بار q و با تندی v در یک میدان مغناطیسی B حرکت کند از طرف میدان، نیروی F بر جسم وارد میشود. اندازه این نیرو، برابر F = qvBSinθ است( جهت نیرو را در ادامه بررسی می کنیم).
در حالت های زیر اندازه نیرو صفر است یعنی در این حالات، میدان مغناطیسی بر جسم بار دار، نیرویی وارد نمی کند( نتایج زیر از فرمول بالا به دست می آیند ):
- اگر جسم بار الکتریکی نداشته باشد( q = 0).
- جسم باردار، ساکن باشد و حرکت نکند( v = 0).
- میدان مغناطیسی ناچیز باشد( B = 0).
- جسم در راستای میدان مغناطیسی حرکت کند( 180, θ = 0 ) در این حالت( Sinθ = 0)
در حالتی که جسم باردار عمود بر میدان مغناطیسی حرکت کند( θ = 90)، بیشترین نیرو، بر جسم وارد می شود.
مثال 1: 
چند جسم باردار، در یک میدان مغناطیسی حرکت میکند. در کدام حالت، نیروی مغناطیسی حداکثر و در کدام حالت صفر است؟
پاسخ:
- در حالت اول، جهت حرکت جسم، هم جهت با میدان است. پس زاویه بین آنها صفر است. در نتیجه Sinθ = 0 بنابراین، نیرویی بر جسم وارد نمی شود.
- در حالت دوم، جهت حرکت جسم، عمود بر میدان است. پس زاویه بین آنها 90 درجه است. در نتیجه Sinθ = 1 بنابراین، نیروی وارد بر جسم، بیشینه است.
- در حالت سوم، نیروی وارد بر جسم، نه عمود است و نه هم راستا. بنابراین، نیروی وارده نه صفر است و نه بیشینه. یعنی نیرو، بین صفر و مقدار بیشینه است.
مثال 2: 
در شکل روبرو، جسمی دارای بار الکتریکی 3/2 میکرو کولن، با سرعت 107 متر بر ثانیه، وارد میدان مغناطیسی 2×10-3 تسلا می شود. نیروی مغناطیسی که از طرف میدان، به جسم وارد می شود، چند نیوتون است
در شکل روبرو، جسمی دارای بار الکتریکی 3/2 میکرو کولن، با سرعت 107 متر بر ثانیه، وارد میدان مغناطیسی 2×10-3 تسلا می شود. نیروی مغناطیسی که از طرف میدان، به جسم وارد می شود، چند نیوتون استپاسخ:
دقت کنید چون زاویه بین میدان مغناطیسی و جهت حرکت جسم 30 درجه است، در فرمول نیز از همین عدد استفاده کردیم. بقیه مراحل فقط جایگذاری و محاسبه است.
دقت کنید چون زاویه بین میدان مغناطیسی و جهت حرکت جسم 30 درجه است، در فرمول نیز از همین عدد استفاده کردیم. بقیه مراحل فقط جایگذاری و محاسبه است. توجه: تسلا یکای بزرگی است. بنابراین گاهی از یکای دیگری به نام گاوس استفاده می کنند. یک تسلا 10000 =104 گاوس است. یعنی: 104G = 1T = 10000G
مثال 3: ذره ای با بار الکتریکی4×10-9 کولن و با سرعت 20 متر بر ثانیه وارد میدان مغناطیسی 120 گاوس می شود. اگر زاویه بین میدان مغناطیسی و جهت حرکت ذره برابر 60 درجه باشد، میدان مغناطیسی، نیروی چند نیوتون بر ذره وارد می شود؟
پاسخ:
نکته ای که باید دقت کنید این است که در سوال، میدان مغناطیسی بر حسب گاوس بیان شده است. بنابراین آن را در 4-10 ضرب کردیم تا به تسلا تبدیل شود.
نکته ای که باید دقت کنید این است که در سوال، میدان مغناطیسی بر حسب گاوس بیان شده است. بنابراین آن را در 4-10 ضرب کردیم تا به تسلا تبدیل شود. مثال 4: پروتونی با بار الکتریکی1/6×10-19 کولن، وارد میدان مغناطیسی 320 گاوس می شود. میدان مغناطیسی نیروی 5×10-14 نیوتون بر پروتون وارد می کند، اگر زاویه بین میدان مغناطیسی و جهت حرکت ذره برابر 30 درجه باشد، سرعت ذره چند متر بر ثانیه است؟
پاسخ:
یادآوری می کنیم که بار پروتون برابر 1/6×10-19 کولن است. همچنین میدان مغناطیسی را در 4-10 ضرب کردیم تا از گاوس به تسلا تبدیل شود.
یادآوری می کنیم که بار پروتون برابر 1/6×10-19 کولن است. همچنین میدان مغناطیسی را در 4-10 ضرب کردیم تا از گاوس به تسلا تبدیل شود. مثال 5: یک الکترون با بار الکتریکی 1/6×10-19 کولن و با سرعت 3×105 متر بر ثانیه، به طور عمود، وارد میدان مغناطیسی می شود. میدان مغناطیسی، نیروی 7×10-14 نیوتون بر الکترون وارد می کند. اندازه میدان مغناطیسی چند تسلا است؟
پاسخ:
وقتی سوال می گوید عمود بر میدان می فهمیم که زاویه را برابر 90 درجه قرار بدهیم. بقیه مراحل محاسبات ریاضی است.
وقتی سوال می گوید عمود بر میدان می فهمیم که زاویه را برابر 90 درجه قرار بدهیم. بقیه مراحل محاسبات ریاضی است.2 - تعیین جهت نیروی مغناطیسی و قاعده دست راست
برای آنکه جهت نیروی الکترومغناطیسی را پیدا کنیم از قاعده دست راست با انگشتان باز استفاده میکنیم. در این قاعده:
- انگشت شست جهت نیرو F
- چهار انگشت باز جهت حرکت جسم v
- کف دست جهت میدان مغناطیسی B را نشان میدهد.
توجه: دو علامت برونسو و درونسو در شکل روبرو نشان داده شده است.برونسو: یعنی بردار مورد نظر، از صفحه خارج می شود. می توان یک تیر در نظر گرفت که به ما نزدیک می شود و ما نوک آن را می بینیم.
درونسو: یعنی بردار مورد نظر، وارد صفحه می شود. می توان یک تیر در نظر گرفت که از ما دور می شود و ما دم آن تیر را می بینیم.
توجه: نیرو بر میدان مغناطیسی و جهت حرکت جسم، عمود است اما ممکن است جهت حرکت جسم , میدان مغناطیسی بر هم عمود نباشند. در واقع با هم، زاویه θ می سازد.
مثال 6: 
در شکل روبرو سه وضعیت نشان داده شده است. در هر مورد، جهت نیروی وارد بر جسم باردار را مشخص کنید:
در شکل روبرو سه وضعیت نشان داده شده است. در هر مورد، جهت نیروی وارد بر جسم باردار را مشخص کنید:- فرض کنید ذره بار مثبت دارد.
- فرض کنید ذره بار منفی دارد.
پاسخ:
- اگر ذره بار مثبت باشد باید دست راست خود را طوری قرار دهیم که کف دست در جهت میدان و چهار انگشت باز دست در جهت حرکت جسم و نیرو در جهت انگشت شست باشد. در شکل 1 نیرو به سمت راست است. در شکل 2 نیرو برونسو است. در شکل 3 درونسو است.
- اگر بار منفی باشد هرچه که در قسمت قبل به دست آوردیم برعکس می کنیم. یعنی در شکل 1 نیرو به سمت چپ است. در شکل 2 نیرو درونسو است. در شکل 3 برونسو است.
توجه: در ارتباط با پیدا کردن جهت نیروی مغناطیسی به فیلم آموزشی که در ادامه قرار دادیم این فیلم کوتاه، با فیلم های دیگر متفاوت است.حتما نگاه کنید.
بخش نظرات