روش اجرای کاربرگ
زاویه را میان سرعت و میدان بگیر و نماد نقطه و ضربدر را به بیرون و داخل صفحه ترجمه کن. مرور پایه در راهنمای نیروی مغناطیسی آمده است.
بار ← سرعت یا جریان ← میدان ← زاویه ← نیرو ← مسیر
سؤال 1: بیشینه نیرو
پرسش: نیروی مغناطیسی وارد بر بار متحرک چه زمانی بیشینه است؟
پاسخ: وقتی بردار سرعت بر میدان عمود باشد؛ زیرا sinθ در زاویهٔ ۹۰ درجه بیشترین مقدار را دارد.
سؤال 2: نیروی صفر
پرسش: دو حالت ایجاد نیروی مغناطیسی صفر بر ذره را بنویس.
پاسخ: وقتی ذره ساکن باشد یا سرعت آن موازی یا پادموازی میدان باشد؛ در هر دو حالت qvBsinθ صفر میشود.
سؤال 3: اندازه نیرو
پرسش: بار ۲μC با سرعت ۳×۱۰⁴m/s عمود بر میدان ۰٫۵T حرکت میکند. نیرو چقدر است؟
پاسخ: F=qvB=۲×۱۰⁻⁶×۳×۱۰⁴×۰٫۵=۳×۱۰⁻² نیوتون.
سؤال 4: جهت بار مثبت
پرسش: سرعت به راست و میدان به داخل صفحه است. نیروی بار مثبت به کدام سوست؟
پاسخ: با قاعدهٔ دست راست برای v×B، جهت نیرو رو به بالای صفحه است.
سؤال 5: بار منفی
پرسش: در سؤال قبل اگر بار منفی باشد جهت نیرو چیست؟
پاسخ: جهت به پایین صفحه برمیگردد؛ ابتدا جهت بار مثبت ساخته و سپس برای بار منفی وارونه میشود.
سؤال 6: کار نیرو
پرسش: چرا نیروی مغناطیسی خالص تندی ذره را تغییر نمیدهد؟
پاسخ: نیرو بر سرعت عمود است و کار انجام نمیدهد؛ جهت سرعت تغییر میکند اما اندازهٔ آن ثابت میماند.
سؤال 7: شعاع مسیر
پرسش: برای ورود عمودی ذره به میدان یکنواخت، شعاع مسیر چگونه به سرعت وابسته است؟
پاسخ: از r=mv/(|q|B)، با ثابتبودن جرم، بار و میدان، شعاع با سرعت نسبت مستقیم دارد.
سؤال 8: مقایسهٔ بار
پرسش: دو ذره با جرم و تندی یکسان، بارهای q و ۲q دارند. شعاع کدام کوچکتر است؟
پاسخ: شعاع ذرهٔ ۲q نصف است، چون r با اندازهٔ بار نسبت وارون دارد.
سؤال 9: ورود مایل
پرسش: اگر سرعت مؤلفهای موازی و مؤلفهای عمود بر میدان داشته باشد مسیر چیست؟
پاسخ: مؤلفهٔ موازی بدون تغییر پیش میرود و مؤلفهٔ عمود حرکت دایرهای میسازد؛ برآیند مسیر مارپیچی است.
سؤال 10: سیم حامل جریان
پرسش: سیم به طول ۰٫۲m با جریان ۴A عمود بر میدان ۰٫۵T است. نیرو چقدر است؟
پاسخ: F=BIL=۰٫۵×۴×۰٫۲=۰٫۴ نیوتون؛ فقط طول واقع در میدان وارد رابطه میشود.
خودتصحیح
برای بار منفی فقط جهت را برگردان و در رابطهٔ اندازه از |q| استفاده کن. مسیر ذره را با راهنمای حرکت در میدان کنترل کن.