نیروی مغناطیسی وارد بر بار الكتریكی(1)

وقتی باری در میدان الكتریكی قرار می‌گیرد، نیروی الكتریكی به آن وارد می‌شود. حال ممكن است این سوال مطرح شود كه آیا میدان مغناطیسی هم می‌تواند به بار نیرو وارد كند؟

برای پاسخ به این سوال به فیلم زیر توجّه كنید.

برای مشاهده فیلم اینجا را کلیک کنید. 

از مطالب فوق می‌توان نتیجه گرفت كه میدان مغناطیسی می‌تواند به بار نیرو وارد كند مشروط بر اینكه:

1- بار حركت كند. هیچ نیرویی از طرف میدان مغناطیسی به بار ساكن وارد نمی‌شود.

2- سرعت بار بایستی مولفه‌ای عمود بر جهت میدان مغناطیسی داشته باشد.

برای اینكه شرط دوّم را بررسی كنیم به اشكال زیر توجّه كنید.

در این اشكال بار q₀ + با سرعت v  در میدان مغناطیسی حركت می‌كند. در این اشكال بردار میدان مغناطیسی با نماد B نشان داده شده است. میدان مغناطیسی توسط آرایشی خاص از آهن‌رباها (كه در شكل نشان داده نشده‌اند) به‌وجود آمده و فرض می‌كنیم میدان هم از لحاظ جهت و هم مقدار ثابت باشد.

اگر بار همانند شكل روبه‌رو موازی و یا در خلاف جهت میدان حركت كند، به بار هیچ نیروی مغناطیسی اعمال نمی‌شود.

در مقابل اگر بار عمود بر میدان حركت كند (همانند شكل روبه‌رو)، به بار حداكثر نیروی مغناطیسی  F_max  وارد می‌شود.

به طور كلی، اگر بار تحت زاویه  نسبت به خطوط میدان حركت كند (همانند شكل روبه‌رو) تنها مولفه سرعت كه عمود بر میدان است باعث به‌وجود آمدن نیروی مغناطیسی می‌شود. در این حالت مقدار نیرو كوچكتر از نیرویِ بیشینه ممكن است.

توجّه داشته باشید كه مولفه سرعت كه موازی میدان مغناطیسی است نیرویی را حاصل نمی‌كند.

شكل‌های فوق بر این موضوع تأكید می‌كنند كه نیروی مغناطیسی F بر سرعت v و میدان مغناطیسی B عمود است. به‌عبارت دیگرF عمود بر صفحه B وv است.

مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: مجید محسنی

تنظیم: نسیم گنجی منش