Πώς μπορεί να χρησιμοποιηθεί η κίνηση ενός σωματιδίου φορτίου για τη διάκριση μεταξύ του μαγνητικού πεδίου και ενός ηλεκτρικού σε ορισμένες περιοχές;
1. Κατεύθυνση δύναμης:
* Ηλεκτρικό πεδίο: Η δύναμη που ασκείται από ένα ηλεκτρικό πεδίο σε ένα φορτισμένο σωματίδιο είναι πάντα προς την κατεύθυνση του πεδίου για θετικό φορτίο και απέναντι από το πεδίο για αρνητικό φορτίο. Αυτή η δύναμη είναι ανεξάρτητη από την ταχύτητα του σωματιδίου.
* Μαγνητικό πεδίο: Η δύναμη που ασκείται από ένα μαγνητικό πεδίο σε ένα φορτισμένο σωματίδιο είναι κάθετο τόσο στο πεδίο όσο και στην ταχύτητα του σωματιδίου. Αυτή η δύναμη υπάρχει μόνο όταν το σωματίδιο κινείται.
2. Ο κανόνας του δεξιού:
* Μαγνητικό πεδίο: Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον κανόνα δεξιά για να καθορίσετε την κατεύθυνση της μαγνητικής δύναμης σε μια κινούμενη φόρτιση. Τοποθετήστε τον αντίχειρά σας προς την κατεύθυνση της ταχύτητας του σωματιδίου, τα δάχτυλά σας προς την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου και η παλάμη σας θα δείξει προς την κατεύθυνση της δύναμης σε θετικό φορτίο.
Πειραματική εγκατάσταση:
Θα μπορούσατε να χρησιμοποιήσετε μια ρύθμιση όπου ένα φορτισμένο σωματίδιο (όπως ένα ηλεκτρόνιο ή ένα πρωτόνιο) εκτοξεύεται μέσω μιας περιοχής άγνωστου πεδίου. Εδώ είναι πώς να προχωρήσετε:
* Παρατήρηση 1:Το σωματίδιο κινείται σε ευθεία γραμμή: Εάν το σωματίδιο συνεχίσει να κινείται σε ευθεία γραμμή χωρίς να αλλάζει την ταχύτητα ή την κατεύθυνσή του, ξέρετε ότι δεν υπάρχει κανένα μαγνητικό πεδίο. Εάν υπάρχει ένα ηλεκτρικό πεδίο, το σωματίδιο θα επιταχυνθεί, αλλά η διαδρομή του θα παραμείνει ευθεία γραμμή.
* Παρατήρηση 2:Εξυπηρέτηση σωματιδίων: Εάν το σωματίδιο εκτρέπεται από τη διαδρομή της ευθείας γραμμής, γνωρίζετε ότι υπάρχει ένα μαγνητικό πεδίο.
* Εάν το σωματίδιο κινείται σε κυκλική διαδρομή, το μαγνητικό πεδίο είναι ομοιόμορφο και κάθετο στην ταχύτητα του σωματιδίου.
* Εάν το σωματίδιο κινείται σε ελικοειδές μονοπάτι, το μαγνητικό πεδίο έχει ένα συστατικό παράλληλο με την ταχύτητα του σωματιδίου.
* Παρατήρηση 3:Το σωματίδιο επιταχύνεται/επιβραδύνει: Εάν το σωματίδιο επιταχύνει ή επιβραδύνεται χωρίς να αλλάξει την κατεύθυνση, ξέρετε ότι υπάρχει ένα ηλεκτρικό πεδίο που υπάρχει.
Πρόσθετες εκτιμήσεις:
* Συνδυασμένα πεδία: Είναι δυνατόν να υπάρχουν ταυτόχρονα τα ηλεκτρικά και τα μαγνητικά πεδία. Σε αυτή την περίπτωση, η συνολική δύναμη στο φορτισμένο σωματίδιο θα ήταν το άθροισμα των φορέων των ηλεκτρικών και μαγνητικών δυνάμεων.
* Lorentz Force Law: Η δύναμη σε ένα φορτισμένο σωματίδιο σε ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο περιγράφεται από τον νόμο για τη δύναμη Lorentz: f =Q ( e + V × b ), πού:
* f είναι η δύναμη
* Q είναι το φορτίο του σωματιδίου
* e είναι το ηλεκτρικό πεδίο
* V είναι η ταχύτητα του σωματιδίου
* b είναι το μαγνητικό πεδίο
Παρατηρώντας προσεκτικά την κίνηση ενός φορτισμένου σωματιδίου σε ένα άγνωστο πεδίο, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αυτές τις αρχές για να καθορίσετε την παρουσία και τη φύση του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου.
