Magnetfält

Hej!

Bilden är lite otydlig, så man ser inte vilken partikel som följer en cirkelformad bana. Men man kan misstänka att den är laddad, så att den påverkas av den magnetiska kraften (

När det handlar om fria laddningar i rörelse så är det, tycker jag, enklast att använda högerhandsregeln på F=Bqv (men du kan lika gärna tänka dig en ström av laddningar).

Kommer du vidare?

Tillägg: 16 nov 2024 11:25

Oj!  Nu svarade jag på c samtidigt. Jag följer det så kan du titta när du är redo.

Jag förstår att negativt laddade partiklar har en motsatt riktning till strömmens riktning. Alla partiklar har olika riktningar så jag kan inte se att strömmen har en viss riktning beroende på partiklarnas riktning.

Strömmen har samma riktning som en positiv laddnings hastighet. 

Grejen i den här uppgiften är att du ska identifiera den partikel som reagerar karaktäristiskt på magnetfältet.

Andra partiklar ser inte ut att reagera på magnetfältet, och man drar då slutsatsen att dessa partiklar är oladdade. Och eftersom det bara verkar vara en enda laddad partikel så är det lite enklare att betrakta den partikeln med F=Bqv, än att försöka föreställa sig hur en ström av en partikel ser ut.

Hur ska jag använda formeln F=Bqv, istället för  högerhandsregeln?

Du använder högerhandsregeln på samma sätt i F=Bqv, precis som för F=BIL.

B i fingrarnas riktning, tummen i hastighetens riktning (eller i strömmens riktning om det är flera laddningar som bildar en ström av laddningar), F i handflatans riktning.

Hänger du med?

Jag hänger med. Jag riktar tummen i strömmens riktning dvs nedåt eftersom elektronen rör sig i motsatt riktning till strömmens riktning. Jag behöver veta riktningen på Fm nu så jag kan avgöra vilken riktning B har. Hur kan jag göra det?

Precis! I vilken riktning måste kraften på elektronen vara riktad för att den ska kunna röra sig som i bilden?

Den måste väl vara uppåtriktad eftersom elektronen rör sig uppåt men jag tror att jag har fel. 
Tack för ditt tålamod!

Man ska se bilden som att elektronen rör sig i cirklar i det plan som bilden är tagen. för att elektronen ska kunna bilda en cirkelformad rörelse så måste den magnetiska kraften vara riktad mot centrum av cirkelrörelsen . Åt vilket håll måste då magnetfältet gå (använd hh-regeln). Du får två alternatIv att välja på i texten. In i pappret eller ut ur pappret.

Om Fm är riktad mot centrum, dvs åt vänster och strömmen är riktad ner så måste magnetfältets riktning vara in i pappret.

Det blir svårt att förstå för läsaren om du beskriver en cirkelrörelse med orden höger/vänster, om du inte samtidigt beskriver var elektronen befinner sig i bilden i just det ögonblick du beskriver.

Eftersom bilden visar spåret efter partiklarna så har varje partikel befunnit sig i alla positioner längs spåret vid någon tidpunkt. Jag har ritat ut tre sådana tidpunkter, samt partikelns hastighet och kraftpåverkan vid dessa tre tidpunkter. Du måste alltså se till att magnetfältets riktning överensstämmer. (Jag tror du redan tänker rätt, men jag är inte helt säker) 

Om jag riktar tummen i hastighetens riktning så får jag att magnetfältets riktning varierar beroende på var elektronen befinner sig. Jag har skrivit i bilden hur B är riktad vid de tre olika positionerna men det kan inte stämma.

Bra beskrivet!

Ok, då är någonting fel eftersom du får olika slutsats beroende på var partikel befinner sig.

Vi försöker fixa en sak i taget.

Högerhandsregeln fungerar för positiva laddningar. Om du använder högerhandsregeln för negativa laddningar så blir resultatet motsatt riktning jämfört med om partikeln hade haft positiv laddning. 

Men detta förklarar inte varför du får inconsistent resultat. När du provar högerhandsregeln för de tre positionerna måste du vrida handen så att handflatan _alltid_ pekar i kraftens riktning, tummen _alltid_ pekar i hastighetens riktning. Prova ytterligare än gång, och anteckna resultatet för de tre positionerna.

Trots att tidigare själv skrivit att elektronens riktning är motsatt till strömmens riktning så har vridit tummen tvärtom. Stort tack för dina tydliga och underbara förklaringar. Magnetfältets riktning är inåt oavsett var e befinner sig.

Härligt, visst känns det bra!

Om vi går till b-uppgiften så vet vi att alla partiklar påverkas av en magnetisk kraft som är lika stor som centripetalkraften som får de att röra sig i en cirkelbana. Därför har vi att

Fm=Fc, QvB=mv^2/r där rörelsemängden p=mv. mv=QBr. Eftersom alla partiklar befinner sig i samma magnetfält så är B samma för alla, inte bara p och pi. Q är också samma för båda partiklarna eftersom de har samma elementarladdning. Är det bara radien som varierar i så fall? Jag kan se att p rör sig i en nästan linjär baran jämfört med pi som har en mer krokig bana. Därför antar jag att p har större radie och därmed större rörelsemängd. Tänker jag rätt eller är jag helt ut och cyklar?

Du resonerar heeelt rätt!

Du härledde ett samband som visar hur partikelns rörelseradie beror av partikelns rörelsemängd, dvs mv=QBr, eller r=p/QB.

Du resonerar att om Q och B är samma för alla partiklar, så ökar rörelseradien om rörelsemängden ökar.

Bra!!!

Jag förstår nu. Stort tack för hjälpen!

👍