الكهرومغناطيسية :القوة الكهربائية والمغناطيسية على الجسيمات Electromagnetism: The Electric and Magnetic Force on Particles, Part 1

 

 

<<<الكهرومغناطيسية :القوة الكهربائية والمغناطيسية على الجسيمات>>>

تأثير القوة الكهربائية والمغناطيسية على الجسيمات

تجربة طومسون

	" أنا العالم جوزيف تومسون " أنا من قاد العلم إلى أفاق جديدة من خلال إكتشاف الإلكترون عام 1897 وتم تحديد نسبة شحنة الالكترون إلى كتلته

معلومات مفيدة: تجربة طومسون

أجرى طومسون تجاربه باستخدام أشعة الكاثود أنبوب مفرغ بداخله قطبان كهربائيان. يتم توصيل الأقطاب الكهربائية بدائرة ، بحيث يكون أحد الأقطاب الكهربائية سالبًا (كاثود) والآخر موجب الشحنة (الأنود)

خرجت الأشعة من الكاثود ، ومرت عبر الأنود ، وعبرت المنطقة حيث يمكن تنشيط المجالين الكهربائي والمغناطيسي ، وانتهت على الجانب الآخر من الأنبوب

لحساب السرعة
المجال المغناطيسي يعمل على تحويل الشعاع في اتجاه ، والمجال الكهربائي في الاتجاه المعاكس ، بحيث أنه من خلال ضبط شدة كلا المجالين ، يمكن جعل الشعاع يحافظ على اتجاهه الأصلي ويذهب مباشرة إلى نهاية الأنبوب.

عند تنشيط المجال الكهربائي ، ينحرف شعاع الكاثود بشكل معاكس للمجال الكهربائي

عند تنشيط المجال المغناطيسي ، ينحرف شعاع الكاثود نحو الأسفل حسب قاعدة الكف

عندما بقيت الأشعة مستقيمة عن طريق تطبيق مجال مغناطيسي ومجال كهربائي

تحققت المساواة بين القوة الكهربائية والقوة المغناطيسية

\[𝑞_𝑒.𝜗.B = q.E \]

وتم من خلال ذلك معرفة مقدار السرعة لأشعة الكاثود

\[𝜗 = \frac{{{E}}}{{{B}}} \]

تم إلغاء المجال الكهربائي وبقي المجال المغناطيسي إن القوة المغناطيسية تجعل أشعة الكاثود (الإلكترونات ) يتحرك في مسار دائري

انحرفت أشعة الكاثود واصطدمت بالوح الحساس ورسمت مسار دائري

\[FB= 𝑞_𝑒.𝜗.B = \frac{{{m.𝜗^2}}}{{{r}}} \]

تم قياس نسبة شحنة الإلكترون إلى كتلته

\[\frac{{{𝑞_𝑒}}}{{{m}}}= \frac{{{𝜗}}}{{{r.B}}} \]

1 مثال

تتحرك إلكترونات في مجال مغناطيسي شدته \[B=0.5T\] وبشكل أفقي بفعل مجال كهربائي شدته
\[E = 4×10^4 \frac{N}{C}\]
فإن سرعة الإلكترونات تعادل

اضغط هنا تظهر طريقة الحل

أختر الإجابة الصحيحة

---

8 × 10⁴ m/s

---

2 × 10⁴ m/s

---

1.25 × 10^–6 m/s

---

6 × 10^–4 m/s

---

2

في جهاز أشعة الكاثود تم قذف إلكترون شحنته
1.6 × 10^-19C
و كتلته
9.1 × 10^-31kg
بشكل متعامد على مجال مغناطيسي شدته
0.4 T
بسرعة مقدارها
\[5×10^6 m/s \]
فإن نصف قطر المسار الدائري الذي يتحرك به الإلكترون يعادل

اضغط هنا تظهر طريقة الحل

أختر الإجابة الصحيحة

---

r=4.2 ×10^-6m

---

r=6.6 ×10^-4m

---

r= 7.1 ×10^-5m

---

r=5.6 ×10^-3m

---

معلومات مفيدة: تجربة طومسون حساب كتلة البروتون

أضاف طومسون غاز الهيدروجين إلى أنبوبة الأشعة وعكس المجال الكهربائي بين الأنود والكاثود

زاد قيمة المجال الكهربائي حتى تم انتزاع إلكترون من ذزة الهيدروجين وبقي الأيون الموجب ( البرتون ) وتحرك البروتون بإتجاه المجالين الكهربائي والمغناطيسي وبنفس الطريقة تم تحديد نسبة شحنة البرتون إلى كتلته

عند تنشيط المجال الكهربائي ، ينحرف شعاع البرتون بنفس اتجاه المجال الكهربائي

عند تنشيط المجال المغناطيسي ، ينحرف شعاع البرتون نحو الأعلى حسب قاعدة الكف

عندما بقيت الأشعة مستقيمة عن طريق تطبيق مجال مغناطيسي ومجال كهربائي

تحققت المساواة بين القوة الكهربائية والقوة المغناطيسية

\[𝑞_p.𝜗.B = q.E \]

وتم من خلال ذلك معرفة مقدار السرعة لأشعة البرتون

\[𝜗 = \frac{{{E}}}{{{B}}} \]

تم إلغاء المجال الكهربائي وبقي المجال المغناطيسي إن القوة المغناطيسية تجعل أشعة البرتون يتحرك في مسار دائري

انحرفت أشعة البرتون واصطدمت بالوح الحساس ورسمت مسار دائري

\[FB= 𝑞_p.𝜗.B = \frac{{{m.𝜗^2}}}{{{r}}} \]

تم قياس نسبة شحنة البرتون إلى كتلته

\[\frac{{{𝑞_p}}}{{{m}}}= \frac{{{𝜗}}}{{{r.B}}} \]

جهاز مطياف الكتلة

يتكون الجهاز من
1- مصدر الأيونات
2 – غرقة محدد السرعات
3 – جهاز الكشف عن الجسيمات

قم بإجراء التجربة التالية وأجب على أسئلة المعلم

	"1 - ما هو عمل مصدر الأيونات 2 - ما هو عمل منقي السرعات في حجرة منقي السرعات 3 -ماهي الغاية من المجال الكهربائي 4 -ماهي الغاية من المجال المغناطيسي 5 -لوكان المجال الكهربائي غير متعامد مع المجال المغناطيسي ماذا تتوقع أن يحدث 6 -ما هي سرعة الايونات الواصلة إلى جهاز الكشف عن الجسيمات 7 - حدث تصادم في منطقتين على الوح الحساس في جهاز الكشف عن الايونات ماذا يعني لك ذلك ;

في هذه التجربة سوف نستخدم جهاز مطياف الكتلة لتحليل المادة أو جزيء بهدف معرفة العناصر المكونة للمادة، وبنيتها الكيميائية، والبيولوجية، والفيزيائية

نتائج مهمة 1 - مصدر الايونات يعمل على تأين الذرات وقذفها بسرعات متنفاوتة 2 - منقي السرعات يسمح بعبور ايونات محددة تكون فيه القوة المغناطيسية تساوي القوة الكهربائية 3 - المجال الكهربائي يزيد من سرعة الايونات 4 - الجال المغناطيسي يغير من اتجاه حركة الايونات 5 - لن تصل الايونات نحو حجرة الكشف عن الجسيمات ولن تكون القوة الكهربائية تعاكس القوة المغناطيسية ولن تكون محصلة القوى على الايون تساوي الصفر 6 - 𝜗 = E / B 7 - يوجد نظيرين للعنصر

في جهاز مطياف الكتلة : نصف قطر المسار الدائري \[r= \frac{{{m.𝜗}}}{{{q.B}}} \] يمكن حساب سرعة الأيون المتسارع من خلال معرفة الطاقة الحركية وجهد التسارع \[ KE= \frac{{{1}}}{{{2}}}m.𝜗^2= q .V_accel\] \[𝜗=\sqrt{\frac{{{2q .V_accel}}}{{{m}}}}\] بالتعويض في معادلة نصف قطر المسار الدائري \[r= \frac{{{m}}}{{{q.B}}}.\sqrt{\frac{{{2q .V_accel}}}{{{m}}}}\] وبترتيب العلاقة نحصل على نسبة شحنة الايون الى كتلته \[\frac{{{q}}}{{{m}}}= \frac{{{2 .V_accel}}}{{{r^2.B^2}}}\]

3

أرسلت حزمة من الأيونات كتلة الايون
4 × 10^–26 kg
وهو ثنائي التأين تحت فرق جهد قدرة
2 × 10⁴ V
فإن السرعة التي يتخذها الأيون تعادل

اضغط هنا تظهر طريقة الحل

أختر الإجابة الصحيحة

---

5.65 × 10 ^m/s

---

3.46 × 10 ^m/s

---

7.41 × 10 ^m/s

---

2.77 × 10 ^m/s

---

4

تتسارع حزمة ثلاثية التأين كتلتها
3.25 × 10^–26 kg
بفرق جهد قدرة \[V=220V\]
وتمر عبر مجال مغناطيسي شدته \[B=0.05 T \]
فإن نصف قطر المسار الذي تتخذه الحزمة هو

اضغط هنا تظهر طريقة الحل

أختر الإجابة الصحيحة

---

r=0.44 m

---

r=0.33 m

---

r=0.22 m

---

r=0.11 m

---

اكتب تعليقا واذا كان هناك خطأ اكتبه وحدد مكانه Write a comment, and if there is mistake, write and specify its location