۲۰ امتحان نهایی / فیزیک · مغناطیس
سرعت، میدان، مسیر

ذرهٔ باردار در میدان؛
زاویه و جهت نیرو را بساز، سپس شکل مسیر را تعیین کن

نیروی مغناطیسی به مؤلفهٔ عمود سرعت وابسته است و جهتش برای بار منفی برعکس می‌شود. پیش از فرمول، سه بردار سرعت، میدان و نیرو را رسم کن.

qvB ↔ mv²/r

علامت بار و سه بردار را ثبت کن

سرعت، میدان و نیروی مغناطیسی سه بردار جدا هستند. ابتدا جهت میدان و حرکت را از شکل استخراج و مثبت یا منفی بودن بار را کنار ذره بنویس.

زاویه را میان سرعت و میدان بگیر

اندازهٔ نیرو به مؤلفهٔ عمود سرعت وابسته است. زاویهٔ نوشته‌شده در شکل را فقط وقتی به کار ببر که واقعاً میان دو بردار مربوط باشد.

کارت حرکت ذره

علامت q ← v و B ← زاویه ← اندازهٔ نیرو ← جهت برای بار مثبت ← وارون برای بار منفی ← نوع مسیر ← شعاع و دوره

برای سرعت موازی، نیروی مغناطیسی صفر است

اگر سرعت موازی یا پادموازی میدان باشد، مؤلفهٔ عمود وجود ندارد و مسیر به‌علت این میدان منحرف نمی‌شود.

برای سرعت عمود، نیرو نقش مرکزگرا دارد

نیرو در هر لحظه بر سرعت عمود است و جهت حرکت را تغییر می‌دهد. برابرگذاشتن نیروی مغناطیسی و نیروی مرکزگرا شعاع را می‌سازد.

جهت نیرو را نخست برای بار مثبت بساز

قاعدهٔ جهت را برای بار مثبت اجرا کن و اگر بار منفی است، جهت نهایی را برعکس کن. علامت بار اندازهٔ نیرو را منفی نمی‌کند.

شعاع را از جرم، سرعت، بار و میدان تحلیل کن

جرم یا سرعت بیشتر مسیر را بازتر و قدرمطلق بار یا میدان بیشتر مسیر را خمیده‌تر می‌کند. این وابستگی‌ها را با رابطهٔ شعاع کنترل کن.

کار نیروی مغناطیسی را از تغییر جهت جدا کن

چون نیرو بر جابه‌جایی لحظه‌ای عمود است، تندی را تغییر نمی‌دهد؛ با این حال جهت سرعت و تکانه می‌تواند پیوسته عوض شود.

ورود مایل مسیر مارپیچی می‌سازد

مؤلفهٔ عمود حرکت دایره‌ای و مؤلفهٔ موازی حرکت در راستای میدان را ادامه می‌دهد. ترکیب این دو مسیر را توصیف می‌کند.

دوره را از محیط مسیر و تندی بساز

در حالت عمود، زمان یک دور از نسبت محیط دایره به تندی به دست می‌آید. سپس متغیرهای مؤثر را پس از ساده‌سازی بررسی کن.

قوس رسم‌شده را با نیروی آغازین کنترل کن

در نقطهٔ ورود، مرکز خمیدگی باید در جهت نیروی اولیه باشد. برای قواعد جهت به میدان و نیروی مغناطیسی و برای حرکت دایره‌ای به حرکت مرکزگرا برو.