مسیر دایروی

 برای توصیف كامل تر حركت ذرّه باردار در میدان مغناطیسی یكنواخت و تأكید بر اینكه نیروی مغناطیسی كار انجام نمی‌دهد، حالت خاصی را بررسی می‌كنیم كه در آن سرعت ذرّه عمود بر میدان مغناطیسی است.

    همان طور كه شكل زیر نشان می‌دهد میدان مغناطیسی یكنواخت باعث حركت ذرّه در مسیر دایروی می‌گردد. برای فهم اینكه چرا مسیر دایروی است، دو نقطه را روی پیرامون دایره در نظر بگیرید.

    اگر مایل باشید حركت ذرّه بار دار را در میدان مغناطیسی مشاهده كنید، به مدلسازی زیر توجه کنید.

    در مدل‌سازی زیر میدان مغناطیسی به سمت داخل صفحه است. به حركت ذرّات باردار مثبت و منفی توجّه كنید.

برای مشاهده مدلسازی پس از دانلود فایل ایندکس را باز کنید

ذرّه منفی ساعتگرد حركت می‌كند یا پاد ساعتگرد؟

    برای به‌دست آوردن شعاع مسیر دایروی، بایستی مفاهیم نیروی جانب مركز و شتاب جانب مركز را به یاد آوریم.

اندازه نیروی جانب مركز F_C به سرعت و جرم ذرّه و همچنین شعاع دایره بستگی دارد:

    در اینجا، نیروی مغناطیسی تأمین كننده نیروی جانب مركز است. ازآنجاكه نیرو عمود بر سرعت و جابه جایی است بنابراین، برای نگه داشتن بار q+ در مسیر دایروی، نیروی مغناطیسی هیچ كاری را انجام نمی‌دهد. بنا به رابطه نیروی مغناطیسی،   خواهیم داشت:

    این نتیجه نشان می‌دهد كه شعاع دایره تقریباً متناسب با عكس میدان مغناطیسی است، هر چه میدان قوی‌تر باشد شعاع مسیر دایروی تنگ‌تر خواهد شد.

    در مقالات بعد، در چند تمرین، حركت ذرّه بار دار را در میدان مغناطیسی مشاهده خواهیم کرد.

مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: مجید محسنی

تنظیم: نسیم گنجی منش