Hvordan kan bevægelsen af ​​en ladningspartikel bruges til at skelne mellem magnetfelt og en elektrisk i en bestemt region?

1. Kraftretning:

* elektrisk felt: Kraften, der udøves af et elektrisk felt på en ladet partikel, er altid i retning af feltet for en positiv ladning og overfor feltet for en negativ ladning. Denne kraft er uafhængig af partikelens hastighed.

* magnetfelt: Kraften, der udøves af et magnetfelt på en ladet partikel, er vinkelret til både feltet og partikelens hastighed. Denne kraft er kun til stede, når partiklen bevæger sig.

2. Højre regel:

* magnetfelt: Du kan bruge højre regel til at bestemme retningen af ​​den magnetiske kraft på en bevægelig ladning. Peg tommelfingeren i retning af partikelens hastighed, dine fingre i retning af magnetfeltet, og din palme peger i styrken af ​​kraften på en positiv ladning.

Eksperimentel opsætning:

Du kan bruge en opsætning, hvor en ladet partikel (som en elektron eller en proton) fyres gennem et område med ukendt felt. Sådan går du videre:

* Observation 1:Partikel bevæger sig i en lige linje: Hvis partiklen fortsætter med at bevæge sig i en lige linje uden at ændre dens hastighed eller retning, ved du, at der ikke er noget magnetfelt til stede. Hvis der er et elektrisk felt, vil partiklen accelerere, men dens sti forbliver en lige linje.

* Observation 2:Partikelafbøjninger: Hvis partiklen afbøjes fra dens lige linje, ved du, at der er et magnetfelt til stede.

* Hvis partiklen bevæger sig i en cirkulær sti, er magnetfeltet ensartet og vinkelret på partikelens hastighed.

* Hvis partiklen bevæger sig i en spiralformet sti, har magnetfeltet en komponent parallelt med partikelens hastighed.

* Observation 3:Partikel accelererer/decelererer: Hvis partiklen accelererer eller decelererer uden at ændre retning, ved du, at der er et elektrisk felt til stede.

Yderligere overvejelser:

* Kombinerede felter: Det er muligt at have både elektriske og magnetiske felter til stede samtidigt. I dette tilfælde ville den samlede kraft på den ladede partikel være vektorsummen af ​​de elektriske og magnetiske kræfter.

* Lorentz Force Law: Kraften på en ladet partikel i et elektromagnetisk felt er beskrevet af Lorentz Force Law: f =q ( e + v × b ), hvor:

* f er kraften

* q er gebyret for partiklen

* e er det elektriske felt

* v er hastigheden af ​​partiklen

* b er magnetfeltet

Ved omhyggeligt at observere bevægelsen af ​​en ladet partikel i et ukendt felt kan du bruge disse principper til at bestemme tilstedeværelsen og arten af ​​det elektromagnetiske felt.