Science >> Wetenschap >  >> Fysica

Hoe kan de beweging van een ladingdeeltje worden gebruikt om onderscheid te maken tussen magnetisch veld en een elektrisch in een bepaald gebied?

Hier is hoe u onderscheid kunt maken tussen een magnetisch veld en een elektrisch veld door de beweging van een geladen deeltje te observeren:

1. Force Direction:

* Elektrisch veld: De kracht uitgeoefend door een elektrisch veld op een geladen deeltje is altijd in de richting van het veld voor een positieve lading en tegenover het veld voor een negatieve lading. Deze kracht is onafhankelijk van de snelheid van het deeltje.

* magnetisch veld: De kracht uitgeoefend door een magnetisch veld op een geladen deeltje is loodrecht naar zowel het veld als de snelheid van het deeltje. Deze kracht is alleen aanwezig wanneer het deeltje beweegt.

2. De rechterregel:

* magnetisch veld: U kunt de rechterregel gebruiken om de richting van de magnetische kracht op een bewegende lading te bepalen. Richt uw duim in de richting van de snelheid van het deeltje, uw vingers in de richting van het magnetische veld en uw handpalm wijst in de richting van de kracht op een positieve lading.

Experimentele opstelling:

U zou een opstelling kunnen gebruiken waarbij een geladen deeltje (zoals een elektron of een proton) door een gebied van onbekend veld wordt afgevuurd. Hier is hoe verder te gaan:

* Observatie 1:Deeltjes beweegt in een rechte lijn: Als het deeltje in een rechte lijn blijft bewegen zonder de snelheid of richting te veranderen, weet je dat er geen magnetisch veld aanwezig is. Als er een elektrisch veld is, zal het deeltje versnellen, maar het pad blijft een rechte lijn.

* Observatie 2:Deeltjesafbuigingen: Als het deeltje afbuigt vanuit het lineaire pad, weet je dat er een magnetisch veld aanwezig is.

* Als het deeltje in een cirkelvormig pad beweegt, is het magnetische veld uniform en loodrecht op de snelheid van het deeltje.

* Als het deeltje in een spiraalvormig pad beweegt, heeft het magnetische veld een component parallel aan de snelheid van het deeltje.

* Observatie 3:Deeltjes versnellen/decelereert: Als het deeltje versnelt of vertraagt ​​zonder van richting te veranderen, weet u dat er een elektrisch veld aanwezig is.

Aanvullende overwegingen:

* Gecombineerde velden: Het is mogelijk om zowel elektrische als magnetische velden tegelijkertijd aanwezig te zijn. In dit geval zou de totale kracht op het geladen deeltje de vectorsom van de elektrische en magnetische krachten zijn.

* Lorentz Force Law: De kracht op een geladen deeltje in een elektromagnetisch veld wordt beschreven door de Lorentz -krachtwet: f =q ( e + v × B ), waar:

* f is de kracht

* Q is de lading van het deeltje

* e is het elektrische veld

* v is de snelheid van het deeltje

* B is het magnetische veld

Door de beweging van een geladen deeltje in een onbekend veld zorgvuldig te observeren, kunt u deze principes gebruiken om de aanwezigheid en aard van het elektromagnetische veld te bepalen.