مقایسه بار ذرات در میدان مغناطیسی

راهنمایی کوتاه: در میدان مغناطیسی، شعاع مسیر دایره‌ای با بار ذره رابطه عکس دارد.

گام‌به‌گام:

• ۱) نیروی مغناطیسی وارد بر ذره باردار متحرک در میدان مغناطیسی برابر است با: $F=qvB\sin \theta$
• ۲) اگر ذره عمود بر میدان وارد شود، این نیرو به صورت مرکزگرا عمل می‌کند و ذره مسیر دایره‌ای طی می‌کند.
• ۳) رابطه شعاع مسیر دایره‌ای: $r=\frac{mv}{qB}$
• ۴) چون جرم (m) و انرژی جنبشی (و در نتیجه سرعت v) دو ذره برابر است، شعاع مسیر با قدر مطلق بار (|q|) رابطه عکس دارد: $r\propto \frac{1}{\left|q\right|}$
• ۵) در شکل، ذره q₁ شعاع کوچکتری دارد، بنابراین قدر مطلق بار آن بزرگتر است: |q₁| > |q₂|
• ۶) جهت انحراف ذرات در میدان مغناطیسی نشان‌دهنده علامت بار است. با استفاده از قانون دست راست، می‌توان تشخیص داد که ذره q₁ بار منفی و q₂ بار مثبت دارد.

پاسخ نهایی: گزینه اول صحیح است: ∣∣q₁∣∣ > ∣∣q₂∣∣، q₂ > ۰ و q₁ < ۰

مثال مشابه: اگر دو ذره با جرم و سرعت برابر، یکی با بار ۲+ میکروکولن و دیگری با بار ۱- میکروکولن وارد میدان مغناطیسی یکسانی شوند، ذره با بار ۱- میکروکولن شعاع مسیر کوچکتری خواهد داشت (چون قدر مطلق بارش ۱ است در مقابل ۲).

اگر می‌خواهی بیشتر یاد بگیری: می‌توانی درباره «حرکت ذرات باردار در میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی» و «طیف‌سنج جرمی» مطالعه کنی که کاربرد عملی این مفهوم است.