Forza magnetica sulla carica in movimento: 7 soluzioni di fatti e problemi

La forza magnetica sulla carica in movimento nel campo magnetico è possibile solo a causa della presenza del campo elettrico creato dalle cariche che si spostano dall'estremità positiva all'estremità negativa.Vediamo ora come si creano i campi magnetici.

Quando c'è corrente che scorre a causa del movimento delle cariche elettriche producono campi magnetici. Quando il nucleo dell'atomo orbita continuamente, viene determinata la forza magnetica sulle cariche in movimento nel campo magnetico.La forza su una carica negativa è in esattamente nella direzione opposta a quello con una carica mobile positiva.

Fondamentalmente, quando una corrente viene fatta passare su un elemento si assiste a un campo elettrico Qui consideriamo l'elemento un solenoide che a sua volta crea campo magneticos dentro e intorno alla regione. Questa forza magnetica esercitata sulla particella di carica influenzerà qualsiasi particella che entra nel campo.

È un noto fatto che un campo elettrico è prodotto da cariche statiche e quando un'altra particella carica viene avvicinata viene attratta o respinta. Quindi in questo modo il campo elettrico ha una forza che agirà sulle cariche presenti nel campo elettrico.

Allo stesso modo, esiste una forza magnetica su una carica in movimento nei campi magnetici. Qui ci occuperemo di induttori per mostrare come è possibile la forza su una carica in movimento nel campo magnetico. In un campo elettrico, sono i condensatori che saranno la ragione della forza su una carica in movimento.

Come si muove una particella carica nel campo magnetico

Consideriamo un filamento di corrente in cui la corrente elettrica scorre in una certa direzione del campo magnetico viene prodotto in forma circolare. Questo filamento può anche essere un solenoide.

In questo momento una carica entra nella regione del campo magnetico con una certa velocità. Poiché le linee del campo magnetico non sono simili a linea di campo elettrico, formeranno un percorso circolare. Anche la carica che entra nel campo magnetico percorrerà il percorso circolare.

La forza su una carica in movimento sul campo magnetico è il processo che si verifica fondamentalmente quando una carica passa attraverso le linee di flusso magnetico. I campi magnetici esercitano forze da parte della linea di flusso magnetico su una carica che si muove all'interno diventa zero se è parallela alle linee del campo magnetico.

Formula della forza sulla carica in movimento

Sappiamo bene come i campi magnetici esercitino forze su una carica in movimento che arriva all'interno delle linee di flusso. Il campo magnetico è ad angolo retto rispetto alla carica che sta subendo un movimento.

La forza magnetica sulla particella in movimento nei campi magnetici è indicata da: F = q VB senoθ.

Proviamo a capire la derivazione e l'implementazione:

Perché la carica non subisce alcun cambiamento nella sua energia cinetica, poiché la particella carica si muove di moto circolare. Quindi, quando tutto ciò che subisce un movimento circolare avrà spostamenti zero e l'energia cinetica rimarrà la stessa.

Considerando ciò, determineremo la formula per la forza magnetica su una carica in movimento in un campo magnetico.

I flusso magnetico linea o i campi magnetici sono indicati con la lettera B, la carica che entra e si muove all'interno del campo magnetico è indicata dalla lettera q. La velocità con cui la carica si muove all'interno del campo magnetico è indicata dalla lettera V.

Quando la carica si muove all'interno del campo magnetico, il campo esercita forze sulla carica. Questa forza magnetica è correlata a determinati parametri. Il parametro per l'intensità della forza è come spiegato; è proporzionale alla grandezza della carica, alla grandezza della velocità della carica in movimento e al campo magnetico.

Le forze esercitate dal campo magnetico proporzionale al seno θ. Significato, θ è l'angolo formato dalla velocità della carica che si muove con le linee di flusso magnetico.

Formula della forza sulla carica mobile (spiegazioni):

Ora la formula per forza magnetica sulla carica in movimento is F = q VB senoθ.

Come nel caso della forza, è fondamentalmente una quantità vettoriale avente modulo e direzione. La formula menzionata in precedenza viene utilizzata per calcolare l'entità della forza. La direzione della forza magnetica è la direzione della carica che si muove nel campo magnetico.

La direzione della carica magnetica che viaggia all'interno del campo magnetico è perpendicolare sia alla velocità che al campo magnetico. La formula per questa condizione è F = q VB seno θ an.

Pertanto, quando il moto della carica è perpendicolare al velocità e campo magnetico la formula è rivista e data come F = q (VXB). Perché diventa 90⁰ e seno 90⁰ è uguale a uno.

Quindi la formula per la forza magnetica sulla carica in movimento nel campo magnetico è data da tre diverse condizioni e può essere utilizzata a seconda dei problemi forniti.

Carica mobile in una derivazione uniforme del campo magnetico

Un campo magnetico uniforme viene prodotto quando un solenoide percorso da corrente viene fatto passare con una corrente elettrica. Questo è facilmente spiegato usando la regola del pollice della mano destra o chiamata anche forza di Lorentz.

La formula sopra menzionata viene utilizzata per calcolare la forza magnetica impiegata sulla carica che si muove all'interno del campo magnetico.

La regola del pollice della mano destra è definita come; il pollice indica la direzione della velocità, l'indice indica la direzione del campo magnetico (B) e il medio indica la direzione della forza risultante.

La regola del pollice della mano destra è anche conosciuta come Forza di Lorentz. La formula della forza di Lorentz è F = q VB seno θ. Qui q è la carica nel campo magnetico, V è la velocità, B è il campo magnetico e è l'angolo formato tra velocità e campo magnetico.

Forza zero sulla carica in movimento:

È ormai noto che la carica che si muove all'interno del campo magnetico subirà un moto circolare. La forza che agisce su questa avrà un risultato diverso rispetto a quella convenzionale.

Quando la corrente elettrica è presente in un solenoide, alla fine viene creato un magnetico. Le linee di flusso hanno un movimento circolare cioè sono prodotte attorno al solenoide.

Quindi quando una carica si muove all'interno della regione del campo magnetico segue la direzione delle linee di flusso magnetico. Alla fine viene creato un movimento circolare all'interno. La carica si muoverà nella stessa direzione e quindi non cambierà l'energia cinetica.

Poiché non c'è spostamento nell'intero sistema, la forza si dice zero. Il motivo è che la carica continuerà a muoversi in circolo nella direzione delle linee di flusso magnetico.

La velocità con cui la carica si muove all'interno del campo magnetico è parallela al campo magnetico. Quindi la forza magnetica sulla carica in movimento sarà alla fine zero.

Una carica che si muove ugualmente parallelamente nella stessa direzione del campo magnetico, quindi la forza magnetica che agisce in quel particolare campo magnetico è zero.

In sostanza il lavoro svolto sulla carica in un campo magnetico è zero o minimo. In un campo magnetico se si dice che l'energia cinetica della carica è zero il sistema obbedisce al teorema dell'energia di lavoro.

Qui in questo caso, quando la forza magnetica diventa perpendicolare alla velocità, la direzione potrebbe non cambiare ma l'intensità cambierà. Quindi la parola fatta sulla carica sarà zero, rendendo nulla anche la forza che agisce sulla carica.

Direzione della carica in movimento nel campo magnetico:

La direzione del campo magnetico creato da una carica in movimento è perpendicolare alla direzione del movimento della particella carica. Quindi la forza magnetica generata da un campo magnetico è perpendicolare alla direzione del movimento e alla velocità della particella carica.

Problemi e soluzioni:

Problema 1: Considera che una carica si muova in direzione nord con una velocità di 3 x 106 m/s. una magnitudo di 4.0T agirà in direzione ovest. Ora calcola l'intensità della forza sulla carica in movimento nel campo magnetico? [La carica che si muove all'interno del campo magnetico è il protone].

Soluzione:

Consideriamo la regola del pollice destro. La forza che esce dalla mano è la forza magnetica sulla carica in movimento.

Grandezza della forza is F = q VB senoθ

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

F = 1.92 x 10-12 N

Problema 2: calcola il campo magnetico terrestre quando la carica mobile positiva nel sistema ha una velocità di 2 x 105 m/s che si muove in direzione nord e l'intensità della forza che agisce su di essa è 1.2 x 10-13 N in direzione ovest.

Soluzione:

La formula è F = q VB seno θ

B = F / (qx V x seno θ)

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

B = 3.75 T

Pertanto ora è chiaro che la forza magnetica sulla carica in movimento ha condizioni diverse dalla spiegazione e dalle formule.

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