Simulic
Bahasa Indonesia

Gaya magnetik pada arus listrik dan partikel bermuatan

FisikaMedan listrik dan magnetUsia 17–18

Simulic.comMemuat…

Gunakan di kelas saya

Mode kawat: sepotong kawat sepanjang l berarus I berada dalam medan magnet homogen B dengan sudut α; gaya magnetik F = BIl·sinα ditentukan dengan kaidah tangan kiri — seret untuk memutar kawat dan amati perubahan F. Mode partikel: partikel bermuatan (proton atau elektron) masuk tegak lurus ke medan magnet; gaya Lorentz f = |q|vB membuatnya bergerak melingkar dengan jari-jari r = mv/(|q|B) dan periode T = 2πm/(|q|B). Tiga mode tambahan: selektor kecepatan dengan medan bersilangan, tempat hanya partikel dengan v = E/B yang lewat tanpa dibelokkan; tabung berkas halus, tempat jari-jari lingkaran elektron memberikan e/m = 2U/(B²r²); dan dua kawat sejajar yang saling tarik atau tolak dengan F/l = μ₀I₁I₂/(2πd).

Pelajaran: Gaya magnetik pada kawat berarus; gaya Lorentz dan gerak partikel bermuatan dalam medan magnet

Yang ditunjukkan

Medan magnet memberikan gaya pada muatan yang bergerak. Kawat sepanjang l berarus I dalam medan B mengalami F = BIl·sinα, dan partikel bermuatan mengalami gaya Lorentz qvB yang selalu tegak lurus kecepatannya, sehingga partikel bergerak melingkar dengan jari-jari r = mv/(|q|B). Dalam medan listrik dan medan magnet bersilangan, gaya qE dan qvB hanya saling meniadakan jika v = E/B: inilah prinsip selektor kecepatan. Dalam tabung berkas halus, elektron yang dipercepat oleh tegangan U melingkar dalam medan yang diketahui, dan jari-jarinya memberikan e/m = 2U/(B²r²). Dua arus sejajar saling tarik atau tolak dengan F/l = μ₀I₁I₂/(2πd).

Cara menggunakan

Pilih Mode. Untuk kawat dan partikel, geser penggeser B, seret ujung kawat, atau ganti proton dan elektron. Di Selektor kecepatan, atur Medan listrik E dan B sampai partikel yang ditandai melewati celah. Di Tabung berkas halus, ubah Tegangan pemercepat U dan Arus kumparan I, impitkan berkas dengan sebuah tanda, tekan Catat, lalu hitung e/m. Di Kawat sejajar, ubah Arus I₁, Arus I₂, dan Jarak d. Tampilan 3D menunjukkan setiap susunan.

Parameter yang dapat diubah

  • Mode Kawat berarus, Partikel bermuatan, Selektor kecepatan, Tabung berkas halus (e/m), Kawat sejajar
  • Induksi magnetik B 0,1–2 T
  • Kuat arus I 0–10 A
  • Panjang kawat l 0,1–1 m
  • Sudut α antara kawat dan B 0–90 °
  • Kelajuan partikel v 1–10 ×10⁵ m/s
  • Medan listrik E (selektor kecepatan) 10–1000 kV/m
  • Tegangan pemercepat U (tabung berkas) 100–500 V
  • Arus kumparan I (tabung berkas) 0,5–3 A
  • Arus I₂ pada kawat kedua -10–10 A
  • Jarak antarkawat d 1–100 cm

Pertanyaan untuk dijelajahi

  1. Mengapa gaya Lorentz tidak pernah mengubah kelajuan partikel?
  2. Jika B dijadikan dua kali lipat, bagaimana jari-jari lintasan melingkar proton berubah?
  3. Bagaimana kawat harus diletakkan dalam medan agar gaya magnetik padanya nol?

Simulasi terkait