TURMA 300 – PÁGINA DO PROFESSOR
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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.
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II - A Velocity Selector
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
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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.
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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?
1. A corrente induzida é no sentido horário.
2. A corrente induzida é anti-horário.
3. Não há corrente induzida.
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?
1. A corrente induzida é no sentido horário.
2. A corrente induzida é anti-horário.
3. Não há corrente induzida.
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?
1. A corrente induzida é no sentido horário.
2. A corrente induzida é anti-horário.
3. Não há corrente induzida.
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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 emails:
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ou
E na minha página em CONTATOS.
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