علوم وفضاء

منتقي السرعة: متى تتعادل القوتان الكهربائية والمغناطيسية؟

القوتان على الشحنة الموجبة
سرعة مختارة واتجاهان متعاكسان.

منتقي السرعة: نحسب سرعة عدم الانحراف، ثم نفحص اتجاه القوة عند الدخول. [1][2]

الخلاصة السريعة

السرعة المختارة نحو اليمين 30000m/s في المثال؛ عكس الشحنة لا يغيرها. [1][2]

  • جسيم نقطي بشحنة q≠0، يدخل يمينًا مجالين منتظمين متعامدين: E للأسفل، وB داخل الصفحة. نهمل الجاذبية والتصادمات وتأثير الحواف. [1]
  • E,B مقدارا المجالين بوحدتي N/C وT؛ T تعني تسلا. q شحنة موقعة بالكولوم، وv سرعة الدخول بالمتر/ثانية؛ نختار الأعلى موجبًا للقوة الرأسية Fy بالنيوتن. [1][2]
  • عند الدخول FE=−qE، وFB=qvB؛ إذن Fy=q(vB−E). للموجبة الكهربائية للأسفل والمغناطيسية للأعلى؛ للسالبة ينعكس الاتجاهان. [1]
  • عدم الانحراف يتطلب Fy=0: v0=E/B، مع B>0 والاتجاه المحدد. الشحنة تختصر؛ الكتلة لا تظهر في شرط الاتزان، وليس المطلوب قياس الكتلة. [2]
  • افتراضيًا E=600N/C وB=0.02T: v0=600/0.02=30000m/s. عند q=2µC وv=v0، مقدار كل قوة 1.2mN؛ µC ميكروكولوم وmN ملي نيوتن. [2]
  • مع q=2µC: عند v=20000m/s: FB=0.8mN وFy=−0.4mN؛ وعند v=40000m/s: FB=1.6mN وFy=+0.4mN. للشحنة −2µC تنعكس الإشارتان؛ هذه قوة الدخول، وليست مسارًا كاملًا. [1][2]

ترتيب المجالين

جسيم نقطي بشحنة q≠0، يدخل يمينًا مجالين منتظمين متعامدين: E للأسفل، وB داخل الصفحة. نهمل الجاذبية والتصادمات وتأثير الحواف. [1]

الوحدات والإشارات

E,B مقدارا المجالين بوحدتي N/C وT؛ T تعني تسلا. q شحنة موقعة بالكولوم، وv سرعة الدخول بالمتر/ثانية؛ نختار الأعلى موجبًا للقوة الرأسية Fy بالنيوتن. [1][2]

اتجاه القوتين

عند الدخول FE=−qE، وFB=qvB؛ إذن Fy=q(vB−E). للموجبة الكهربائية للأسفل والمغناطيسية للأعلى؛ للسالبة ينعكس الاتجاهان. [1]

شرط عدم الانحراف

عدم الانحراف يتطلب Fy=0: v0=E/B، مع B>0 والاتجاه المحدد. الشحنة تختصر؛ الكتلة لا تظهر في شرط الاتزان، وليس المطلوب قياس الكتلة. [2]

عكس حركة الجسيم إلى اليسار يجعل القوتين في الاتجاه نفسه، فلا تكفي مساواة مقدار السرعة. [1]

السرعة المختارة

افتراضيًا E=600N/C وB=0.02T: v0=600/0.02=30000m/s. عند q=2µC وv=v0، مقدار كل قوة 1.2mN؛ µC ميكروكولوم وmN ملي نيوتن. [2]

قوة الدخول بثلاث سرعات
القيم للشحنة الموجبة.

أبطأ أم أسرع؟

مع q=2µC: عند v=20000m/s: FB=0.8mN وFy=−0.4mN؛ وعند v=40000m/s: FB=1.6mN وFy=+0.4mN. للشحنة −2µC تنعكس الإشارتان؛ هذه قوة الدخول، وليست مسارًا كاملًا. [1][2]

للموجبة: FE=−1.2mN؛ المغناطيسية 0.8mN عند السرعة الأقل و1.6mN عند الأعلى. نجمع بإشارة كل قوة. [1][2]

المراجع

  1. المجالان واتجاه القوة
  2. منتقي السرعة

المجال المغناطيسي

أُعدّ هذا المقال بمساعدة الذكاء الاصطناعي، وخضع لمراجعة ذاتية بالأداة نفسها. لا يُنسب إلى مراجع بشري أو خبير مستقل. منهجية المحتوى.