מדענים חקרו תנועה של פרוטונים בשדה מגנטי.
מדענים חקרו תנועה של פרוטונים בשדה מגנטי.
השפעת כוח הכבידה על תנועת הפרוטונים ניתנת להזנחה. בניסוי ראשון הופעל שדה מגנטי אחיד B_1 שכיוונו כלפי מטה במאונך לקרקע. פרוטון נכנס לאזור שבו פועל השדה המגנטי B_1, במהירות v, שכיוונה אופקי שמאלה (ראו תרשים 1). נתונים: עוצמת השדה המגנטי B_1 = 0.02T, וגודל מהירות הפרוטון v = 10^6 m/s .
B_1 = 0.02 T (שדה מגנטי אחיד, כלפי מטה, ניסוי ראשון)
v = 10^6 m/s (מהירות הפרוטון, אופקית שמאלה, בכניסתו לשדה)
השפעת הכבידה על תנועת הפרוטונים ניתנת להזנחה
חשבו את הכוח (גודל וכיוון) הפועל על הפרוטון עם כניסתו לשדה המגנטי.
(1) חשבו את רדיוס הסיבוב R_1 של הפרוטון בשדה המגנטי. (2) חשבו את זמן המחזור T_1 של תנועת הפרוטון בשדה המגנטי.
המדענים הפעילו שדה חשמלי E נוסף לשדה המגנטי B_1, והפרוטון נע בקו ישר.
סעיף ג. חשבו את השדה החשמלי E (גודל וכיוון) שהפעילו המדענים.
בניסוי שני הופסקו השדה החשמלי E והשדה המגנטי B_1, והופעל שדה מגנטי אחר B_2, הנמצא בזווית חדה ביחס לקרקע, כמתואר בתרשים 2. השדה המגנטי B_2 אחיד בגודלו, וקווי השדה מקבילים זה לזה. עוצמת השדה המגנטי אינה ידועה. פרוטון נכנס לאזור שבו פועל השדה המגנטי B_2, במהירות v, שכיוונה אופקי שמאלה (ראו תרשים 2). לאחר כניסתו לאזור השדה המגנטי ביצע הפרוטון תנועה בורגית (תנועה מעגלית במישור הניצב לקווי השדה בשילוב עם התקדמות במהירות קבועה בכיוון קווי השדה).
סעיף ד. הסבירו מדוע ביצע הפרוטון תנועה בורגית. רמז: יש לפרק את וקטור המהירות לרכיב ניצב ולרכיב מקביל לקווי השדה.
כדי למצוא את גודל וכיוון השדה המגנטי B_2 הציבו המדענים חיישן שדה מגנטי על הקרקע, כך שהזווית α בין ציר החיישן לקרקע ניתנת לשינוי, כמתואר בתרשים 3. נתון כי החיישן מודד את גודל רכיב השדה המגנטי שכיוונו מקביל לציר החיישן. המדענים ביצעו כמה מדידות של עוצמת השדה המגנטי שמודד החיישן כתלות בזווית α של ציר החיישן ביחס לקרקע (ראו תרשים 3). תוצאות המדידות מתוארות בתרשים 4.
סעיף ה. מצאו בעזרת תרשים 4 את גודלו של השדה המגנטי B_2 ואת כיוונו (הזווית של השדה ביחס לקרקע). הסבירו בקצרה את דרך הפתרון.
שאלות ותגובות על השאלה
🎓 לא הבנתם משהו? קבלו הסבר נוסף ממרצה
שאלו כאן — ותקבלו מענה מוסמך.