Geladen deeltje
in een elektromagnetisch veld Deze animatie laat je zien wat er gebeurt met een geladen deeltje dat met constante snelheid een homogeen magnetisch en/of constant elektrisch veld binnenkomt.
-
Aanwijzingen voor de animatie
- Het deeltje begint in de oorsprong van het coördinatenstelsel.
-
De velden zijn weer gegeven door:
- de blauwe pijl : de magnetische veldsterkte. Deze kan ook een negatieve richting hebben
-
de rode pijl
: het elektrisch veld (staat standaard naar rechts gericht).
Klik en sleep met de top van de rode pijl om de richting en de grootte van het elektrisch veld te veranderen. - de zwarte pijl: de driftsnelheid V d aan.
-
De veldsterktes zijn ook in de "
tekstvelden
" te veranderen.
Door B negatief te nemen, draait de richting van het magnetisch veld om.
Door q/m negatief te nemen, hebben een negatief geladen deeltje.
Druk steeds op <Enter> na elke invoer van nieuwe informatie. -
Het coördinatenstelsel is op twee manieren te veranderen door middel van:
- translatie: klik met de linker muisknop en sleep het de oorsprong van het coördinatenstelsel.
- rotatie: klik met de rechter muisknop en sleep het coördinatenstelsel.
-
Klik en sleep met de linker muisknop in het venster om de beginsnelheid van
het geladen deeltje te veranderen.
De afstand tot de oorsprong is rechtevenredig met de beginsnelheid. - Klik op " Start " om met de animatie te beginnen.
- De plaats, beginsnelheid en de periode van het deeltje zijn linksboven in het venster te zien tijdens de animatie.
- Als de baan niet in het X-Z-vlak is, is de baan groen gekleurd.
-
Tijdens de animatie zijn de volgende vectoren te zien:
- de zwarte baan: de projectie van de baan in het X-Z-vlak
- de blauwe pijl: de snelheid van het deeltje.
- de blauwe pijl: de nettokracht op het deeltje.
-
Klik met de linker muisknop en de animatie wordt tijdelijk stopgezet.
Vink het " lege vakje " aan om de baan te bewaren.
Door nogmaals met de linker muisknop te klikken hervat de animatie zich.
Klik met de rechter muisknop en sleep het coördinatenstelsel om de animatie uit een andere hoek te bekijken.
Op het moment dat de muisknop wordt losgelaten, hervat de animatie zich onder dezelfde omstandigheden. -
Klik de
Reset
knop aan om opnieuw met de standaard instelling te beginnen.
-
De Lorentz-kracht op een puntlading q wordt gegeven door:
Als het elektrische veld nul is (E=0 V/m) dan geldt:
en staan de snelheid en het magnetisch veld loodrecht op elkaar. Voor de baan die het deeltje dan maakt, zie voorbeeld 1 .
Als de beginsnelheid loodrecht op de magnetisch veld B staat, zal het deeltje in een cirkelbeweging gaan maken.
De impuls van het deeltje is dan:met r de straal van de cirkel.
-
De periode van de beweging is niet afhankelijk van de snelheid.
De hoekfrequentie ook wel cyclotron frequentie genoemd is
-
Als er zowel een magnetisch als elektrisch veld aanwezig is, zal het deeltje
zich gaan bewegen met een driftsnelheid van
Voorbeelden hiervan zijn hier te zien: voorbeeld 2 en voorbeeld 3
-
De arbeid die het elektrische veld verricht op het deeltje, zal ervoor zorgen
dat het deeltje een grotere kinetische energie krijgt.
Deeltjes met een andere snelheid zullen zich dus "verspreiden" door het E-veld.met delta x de verplaatsing in de richting van het E-veld.
-
Het magnetische veld kan de kinetische energie van het deeltje niet
beïnvloeden. Het kan wel de richting van de snelheid van het deeltje veranderen.
De Lorentz-kracht staat altijd loodrecht op de snelheid.
De cyclotronfrequentie is niet afhankelijk van de snelheid van het deeltje en ook niet van de straal van de cirkelbeweging.
Deeltjes met verschillende snelheid bewegen met verschillende cirkelbeweging door het magnetische veld. - Meer informatie over elektromagnetische velden is te vinden op:
