Magnetische kracht op bewegende lading: 7 feiten en problemen Oplossing


Magnetische kracht op bewegende lading in magnetisch veld is alleen mogelijk vanwege de aanwezigheid van een elektrisch veld dat wordt gecreëerd door de ladingen die van het positieve uiteinde naar het negatieve uiteinde gaan.Laten we nu eens kijken hoe magnetische velden worden gecreëerd.

Wanneer er stroom vloeit als gevolg van de beweging van elektrische ladingen, produceren magnetische velden. Wanneer de atoomkern continu in een baan ronddraait, wordt de magnetische kracht op bewegende ladingen in een magnetisch veld bepaald.De kracht op een negatieve lading is in precies de tegenovergestelde richting naar dat op een positieve bewegende lading.

Fundamenteel, wanneer een stroom over een element wordt geleid, wordt een elektrisch veld waargenomen. Hier beschouwen we het element als een solenoïde die op zijn beurt magnetisch velds in en rond de regio. Deze magnetische kracht die op het ladingsdeeltje wordt uitgeoefend, zal elk deeltje dat het veld binnenkomt beïnvloeden.

Het is een bekende feit dat een elektrisch veld wordt geproduceerd door statische ladingen en wanneer een ander geladen deeltje dichterbij wordt gebracht, wordt het aangetrokken of afgestoten. Dus op deze manier heeft het elektrische veld een kracht die inwerkt op de ladingen die in het elektrische veld aanwezig zijn.

Evenzo bestaat er een magnetische kracht op een bewegende lading in magnetische velden. Hier zullen we inductoren behandelen om te laten zien hoe de kracht op een bewegende lading in een magnetisch veld mogelijk is. In een elektrisch veld zijn het condensatoren die de reden zullen zijn voor kracht op een bewegende lading.

Hoe een geladen deeltje beweegt in een magnetisch veld

We beschouwen een stroomgloeidraad waarbij elektrische stroom in een bepaalde richting van het magnetische veld in cirkelvorm wordt geproduceerd. Dit filament kan ook een solenoïde zijn.

Op dit moment komt een lading met een bepaalde snelheid het magnetische veldgebied binnen. Omdat de magnetische veldlijnen niet lijken op de elektrische veldlijn, zullen ze een cirkelvormig pad vormen. De lading die het magnetische veld binnenkomt, zal ook in het cirkelvormige pad reizen.

Kracht op een bewegende lading op het magnetische veld is het proces dat in principe plaatsvindt wanneer een lading door de magnetische fluxlijnen gaat. De magnetische velden oefenen krachten uit door de magnetische fluxlijn op een lading die zich binnenin beweegt en wordt nul als deze evenwijdig is aan magnetische veldlijnen.

Force op bewegende lading formule

We weten heel goed hoe de magnetische velden krachten uitoefenen op een bewegende lading die binnen de fluxlijnen komt. Het magnetische veld staat haaks op de lading die in beweging is.

De magnetische kracht op bewegend deeltje in de magnetische velden wordt aangegeven met : F = q VB sinusθ.

Laten we proberen de afleiding en implementatie te begrijpen:

Omdat de lading geen verandering in zijn kinetische energie ervaart, omdat het geladen deeltje in een cirkelvormige beweging beweegt. Dus wanneer iets dat een cirkelvormige beweging ondergaat, nul verplaatsingen zal hebben en de kinetische energie hetzelfde zal blijven.

Dit in overweging nemend zullen we de formule bepalen voor magnetische kracht op een bewegende lading in magnetisch veld.

De magnetische flux lijn of de magnetische velden worden aangeduid met de letter B, de lading die binnenkomt en binnen het magnetische veld beweegt, wordt aangeduid met de letter q. De snelheid waarmee de lading binnen het magnetische veld beweegt, wordt aangegeven met de letter V.

Wanneer de lading binnen het magnetische veld beweegt, oefent het veld krachten uit op de lading. Deze magnetische kracht is gerelateerd aan bepaalde parameters. De parameter voor de krachtgrootte is zoals uitgelegd; het is evenredig met de grootte van de lading, de grootte van de snelheid van de lading in beweging en het magnetische veld.

Ze oefenen krachten uit door een magnetisch veld dat evenredig is met sinus θ. Dit betekent dat θ de hoek is die wordt gemaakt door de snelheid van de lading die beweegt met de magnetische fluxlijnen.

Formule voor kracht op bewegende lading (uitleg):

Nu de formule voor magnetische kracht op bewegende lading is F = q VB sinusθ.

Net als in het geval van kracht is het in feite een vectorgrootheid met grootte en richting. De eerder genoemde formule wordt gebruikt om de grootte van de kracht te berekenen. De richting van de magnetische kracht is de richting van de lading die in het magnetische veld beweegt.

De richting van de magnetische lading die zich binnen het magnetische veld voortbeweegt, staat haaks op zowel de snelheid als het magnetische veld. De formule voor deze voorwaarde is F = q VB sinus θ an.

Daarom, wanneer de beweging van de lading loodrecht staat op de snelheid en het magnetische veld de formule wordt herzien en gegeven als F = q (VXB). Omdat θ 90⁰ wordt en sinus 90⁰ gelijk is aan één.

Vandaar dat de formule voor de magnetische kracht op bewegende lading in het magnetische veld wordt gegeven door drie verschillende omstandigheden en kan worden gebruikt volgens de verstrekte problemen.

Bewegende lading in een uniforme magnetische veldafleiding

Een uniform magnetisch veld wordt geproduceerd wanneer een stroomvoerende solenoïde wordt geleid met een elektrische stroom. Dit is gemakkelijk uit te leggen met behulp van de rechterhand duimregel of ook wel Lorentzkracht genoemd.

De bovengenoemde formule wordt gebruikt om de magnetische kracht te berekenen die wordt gebruikt op de lading die binnen het magnetische veld beweegt.

De rechterhand duimregel is gedefinieerd als; de duim die de richting van de snelheid aangeeft, de wijsvinger die de richting van het magnetische veld (B) aangeeft en de middelvinger die de richting van de resulterende kracht aangeeft.

De rechterhand duimregel is ook bekend als Lorentz Force. De formule van Lorentzkracht is: F = q VB sinus θ. Hierin is q de lading in het magnetische veld, V is de snelheid, B is het magnetische veld en θ is de hoek die wordt gemaakt tussen snelheid en magnetisch veld.

Nul kracht op bewegende lading:

Het is nu een bekend feit dat de lading die binnen het magnetische veld beweegt een cirkelvormige beweging zal ondergaan. De kracht die hierop inwerkt, zal een ander resultaat hebben dan de conventionele.

Wanneer er elektrische stroom in een solenoïde aanwezig is, ontstaat er uiteindelijk een magneet. De fluxlijnen zijn in een cirkelvormige beweging, dat wil zeggen dat ze rond de solenoïde worden geproduceerd.

Dus wanneer een lading binnen het gebied van het magnetische veld beweegt, volgen ze de richting van de magnetische fluxlijnen. Binnenin ontstaat uiteindelijk een cirkelvormige beweging. De lading zal in dezelfde richting bewegen en heeft dan geen verandering in de kinetische energie.

Omdat er geen verplaatsing in het hele systeem is, wordt gezegd dat de kracht nul is. De reden is dat de lading steeds maar in cirkels in de richting van de magnetische fluxlijnen zal bewegen.

De snelheid waarmee de lading binnen het magnetische veld beweegt, is evenwijdig aan het magnetische veld. Dus de magnetische kracht op bewegende lading zal uiteindelijk nul zijn.

Een lading die evenwijdig in dezelfde richting van het magnetische veld beweegt, dan is de magnetische kracht die op dat specifieke magnetische veld werkt nul.

In wezen is het werk aan de lading in een magnetisch veld nul of minimaal. Als in een magnetisch veld de kinetische energie van de lading nul is, gehoorzaamt het systeem aan de werkenergiestelling.

Hier, in dit geval, wanneer de magnetische kracht loodrecht op de snelheid wordt, verandert de richting misschien niet, maar de grootte zal veranderen. Dus het woord dat op de lading wordt gedaan, is nul, waardoor de kracht die op de lading werkt ook nul is.

Richting van bewegende lading in magnetisch veld:

De richting van het magnetische veld gecreëerd door een bewegende lading staat loodrecht op de bewegingsrichting van het geladen deeltje. Vandaar dat de magnetische kracht die wordt gegenereerd door een magnetisch veld loodrecht staat op de bewegingsrichting en snelheid van het geladen deeltje.

Problemen en oplossingen:

Opgave 1: Beschouw een lading die in noordelijke richting beweegt met een snelheid van 3 x 106 m/s. een magnitude van 4.0T zal in westelijke richting werken. Bereken nu de grootte van de kracht op bewegende lading in het magnetische veld? [De lading die binnen het magnetische veld beweegt, is het proton].

magnetische kracht op bewegende lading in magnetisch veld

Oplossing:

Laten we eens kijken naar de rechterhand-duimregel. De kracht die uit de hand komt is de magnetische kracht op bewegende lading.

Omvang van de kracht is F = q VB sinusθ

F = (1.6 x 10-19C x 3 x 106 x 4 T x sinus 90⁰)

F = 1.92 x 10-12 N

Opgave 2: Berekent het magnetisch veld van de aarde wanneer de positief bewegende lading in het systeem een ​​snelheid heeft van 2 x 105 m/s in noordelijke richting en de grootte van de kracht die erop werkt 1.2 x 10-13N in de westelijke richting is.

Oplossing:

formule is F = q VB sinus θ

B = F / (qx V x sinus θ)

B = (1.2 x 10-13) / (2 x 105 x 1.6 x 10-19 x sinus 90⁰)

B = 3.75 T

Daarom is het nu duidelijk dat de magnetische kracht op bewegende lading andere voorwaarden heeft dan de uitleg en de formules.

Keerthana Srikumar

Hallo ... Ik ben Keerthana Srikumar, momenteel bezig met Ph.D. in natuurkunde en mijn specialisatie is nanowetenschap. Ik heb mijn Bachelor en Master behaald aan respectievelijk Stella Maris College en Loyola College. Ik heb een grote interesse in het verkennen van mijn onderzoeksvaardigheden en heb ook het vermogen om natuurkunde-onderwerpen op een eenvoudigere manier uit te leggen. Naast academici breng ik mijn tijd graag door met muziek en het lezen van boeken. Laten we verbinding maken via LinkedIn-https://www.linkedin.com/in/keerthana-s-91560920a/

Recente Nieuws