A Carga em Campos Elétricos e Magnéticos ATIVIDADES

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1 SIMULAÇÕES - BUPHYSLETS EJS - Easy Java Simulations I - A Charge in Electric and Magnetic Fields A Carga em Campos Elétricos e Magnéticos Nesta simulação, você pode investigar uma partícula carregada, e as forças exercidas sobre a partícula carregada por campo elétrico e / ou campos magnéticos. Em primeiro lugar, ver como se comporta a carga quando expostas a apenas um campo elétrico. Então, veja como se comporta a carga quando expostas a apenas um campo magnético. Finalmente, se você quiser, por sua vez ambos os campos e ver o que acontece. ATIVIDADES 1. Iniciar sem velocidade inicial, e com apenas o campo elétrico ligado. O que a partícula carregada faz? Se você inverter o sinal sobre a partícula carregada, o que acontece? 2. Agora, dar a partícula carregada uma velocidade inicial na direção x. Tente ligar o campo elétrico na direção x, e depois na direção y. O que você observa sobre o movimento das partículas carregadas nestes casos? Escreva a expressão para a força do campo elétrico que exerce sobre a partícula carregada. São as suas observações consistentes com esta expressão? 3. Mais uma vez, comece com qualquer velocidade inicial, e com apenas o campo magnético ligado. O que a partícula carregada faz? Se você inverter o sinal sobre a partícula carregada, o que acontece? 4. Agora, dar a partícula carregada uma velocidade inicial na direção x. Tente ligar o campo magnético apenas na direção x, e então apenas na direção z. O que você observa sobre o movimento das partículas carregadas nestes casos? Escreva a expressão para a força do campo magnético exercida sobre a partícula carregada. São as suas observações consistentes com esta expressão? 5. Finalmente, ligue ambos os campos elétricos e magnéticos, e ver que tipo de movimentos que você pode obter.

2 II - A Velocity Selector TURMA 300 PÁGINA DO PROFESSOR Um seletor de velocidade Um seletor de velocidade é uma região na qual existe um campo elétrico uniforme e um campo magnético uniforme. Os campos são perpendiculares entre si, e perpendiculares à velocidade inicial das partículas carregadas que estão passando pela região. A força exercida sobre uma partícula carregada por um campo elétrico é dado por: F = q.e A magnitude da força exercida pelo campo magnético é F = QVB, desde que a velocidade é perpendicular ao campo. A idéia é que, se as duas forças são iguais e opostas, a força resultante é zero, e a partícula passa pela região, sem mudar de direção. Com a força magnética sendo dependente da velocidade, no entanto, os custos de viajar mais rápido ou mais lento do que os que vão direto será desviado uma forma ou de outra para fora do feixe. Você pode investigar esses conceitos com esta simulação. ATIVIDADES Comece deixando o campo magnético fora, e investigar como se comporta a partícula carregada com apenas o campo elétrico em. Note-se que cada vez que você ajustar um controle deslizante, a simulação re-começa. Veja o que acontece quando você ajustar a massa, carga, velocidade inicial, e magnitude e direção do campo elétrico (positivo é para cima, é negativo para baixo). Em particular, ver o que acontece com a força exercida pelo campo sobre a partícula como você ajustar os controles deslizantes. Agora, explorar o que acontece com o fora de campo elétrico e campo magnético em. Note que o campo magnético positivo é direcionado para fora da tela, enquanto campo negativo é direcionado para a tela. Mais uma vez, ver como a força exercida sobre as mudanças de partículas como você ajustar os valores dos controles deslizantes diversas. Agora, você deve estar pronto para explorar o que acontece com ambos os campos ligado. Veja se você pode encontrar uma situação em que, com ambos os campos ligado e exercendo forças sobre a carga na região de campo, a carga passa pela região sem ser desviado. Faça isso por um pouco diferentes velocidades. Você deve encontrar uma relação entre a velocidade da partícula ea relação entre as magnitudes dos dois campos quando a carga de experiências nenhuma força resultante. Qual é a relação entre os campos? Começando com uma situação em que a partícula carregada passa undeflected pela região de campo. Descrever o que acontece quando a velocidade da partícula é então

3 alterado para que ele seja se movendo mais rápido ou mais lento quando se entra no campo (descrever o que acontece em ambos os casos). Digamos que você encontre uma combinação de campos elétricos e magnéticos que permite que uma partícula de carga positiva para passar undeflected pela região de campo. Fazer uma previsão: se tudo o que a mudança é o sinal da carga, o valor cobrado ainda passar undeflected através do campo? Experimentá-lo, e quer explicar por que ele ainda funciona, ou por que não funciona.

4 III - Examples Exemplos A alça de arame está localizada perto de um longo fio de corrente reta. A corrente no fio é dirigida para a direita. Com a corrente constante aberta no fio longo e reto, o laço é afastado do fio. Em que direção é a corrente induzida na espira? Com a corrente mantida constante no fio longo e reto, o loop é movido paralelo ao fio. Em que direção é a corrente induzida na espira? O laço é agora colocado diretamente sobre o fio com o fio que atravessa o loop. Se a corrente no fio está aumentando, em que direção é a corrente induzida na espira?

5 IV - Loi de Faraday Lei de Faraday A lei de Faraday diz que a força eletromotriz induzida em uma bobina colocada em um campo magnético fechado é proporcional à mudança no curto espaço de tempo do fluxo magnético ao entrar no circuito (E = - dφ / dt). O sinal ( - ) corresponde a lei de Lenz que afirma que a tensão induzida se opõe seus efeitos para a causa que dá origem. Lei de Faraday é colocado aqui como evidenciado pelo estudo de f. e. induzida em uma bobina pelo movimento de um ímã. O campo magnético ao longo de seu eixo a eixo z distância de um ímã de barra de μ momento de dipolo é dado pela relação: B = Kμ / z3. O dispositivo experimental inclui um imã suspenso por uma mola no topo de uma bobina horizontal plana. Assume a bobina bastante planas. Se esta hipótese não se verifica o cálculo é mais complexo (deve ser uma integração no cálculo do fluxo), mas o ritmo dos resultados não é alterado. A bobina tem N voltas da superfície S. H é a distância entre a bobina e da posição de equilíbrio do ímã. A é a amplitude de oscilação e ω a freqüência angular das oscilações do ímã. Temos: z = H + A sin (ω.t) = H + y (t) O fluxo na bobina é Φ = N.S.K / z3. A f. e. senhor induzida é dada por E =- dφ / dt = NSK (- 3.Acos (ω.t)) / z3. Use: O lado esquerdo mostra a configuração experimental com o voltímetro ligado à bobina. O partido representa a variação ao longo do tempo de movimento y (t) do imã (azul), a variação da indução B (t) (verde) e da variação da tensão induzida E (t) (em vermelho). As unidades são arbitrárias. [Iniciar] começa o filme com t = 0. Para congelar a animação, pressione o botão direito do mouse, a animação congela. Liberálo para retomar. Com o botão esquerdo, arraste o cursor pode ser branco. Isto permite examinar como as mudanças no tangente à curva de B (t) são encontrados na curva E (t). Observação: As atividades (simulações) necessitam o desenvolvimento ou cálculos, como se fossem problemas do livro, ou questões de prova. Um abraço e bom trabalho. Quanto às dúvidas entrem em contato comigo pelos s: < calgoma@uol.com.br> ou <profcalgoma@gmail.com> E na minha página em CONTATOS.