תנועת חלקיקי טעון בשדה מגנטי ובשדה חשמלי המאונכים זה לזה

מצגת

תאור הפעילות

המצגת מכילה ניתוח של הבעיה הבאה:

אלומה של חלקיקים הטעונים במטען חיובי q נעה ללא סטייה באזור בו פועלים שדה חשמלי אחיד E ושדה מגנטי אחיד B המאונכים זה לזה.
א. תאר בתרשים את מצבם ההדדי של הווקטורים E, B ו- v
ב. כתוב ביטוי למהירות החלקיקים באלומה
ג. כתוב ביטוי לרדיוס מסלול החלקיקים, אם תופסק פעולת השדה החשמלי
ד. מה יהיה מסלול תנועת החלקיקים שבאלומה אם יפעל עליהם השדה החשמלי אולם פעולת השדה המגנטי תופסק?

ניתוח הבעיה כולל בדיקה המתייחסת למשמעות של תנועה ללא סטייה של חלקיק טעון באזור בו שוררים שדה חשמלי ושדה מגנטי המאונכים זה לזה ויישום של החוק השני של ניוטון בהתייחס לכוחות הפועלים על החלקיק הטעון.

אפיון הפעילות

בהיבט הסילבוס
אלקטרומגנטיות: פוטנציאל חשמלי, קיבול וקבלים
2.1 פוטנציאל והפרשי פוטנציאל
     - הטייה של אלקטרונים בשדה חשמלי אחיד
 
אלקטרומגנטיות: השדה המגנטי
4.2 השפעת השדה המגנטי על זרם, עצמת השדה המגנטי
     - השדה המגנטי מפעיל כוח על מטענים נעים.
     - כיוון הכוח המגנטי
4.5 כוח הפועל על מטען הנע בשדה מגנטי
     - הכוח המגנטי אינו משנה את גודל המהירות (עבודתו אפס)
     - השוואה בין הכוח המגנטי והכוח החשמלי

בהיבט דידקטי
1. ניתוח תנועה של חלקיק טעון הנע באיזור בו שוררים שדה חשמלי ושדה מגנטי המאונכים זה לזה, הצגת הקשר הכמותי בין מהירות החלקיק, עצמת השדה החשמלי ועצמת השדה המגנטי ותיקופו באמצעות שיקולים של יחידות.
2. ניתוח תנועה של חלקיק טעון בשדה חשמלי אחיד.
3. ניתוח תנועה של חלקיק טעון בשדה מגנטי אחיד.
4. בחינת ההשפעה של סימן החלקיק ומסת החלקיק על תנועתו בכל אחד מן השדות בנפרד ובאיזור בו שוררים שני השדות במאונך זה לזה.
5. יישום של כלל היד הימנית.

הערות והמלצות דידקטיות

1. בשאלות בספרי הלימוד העוסקות בתנועת חלקיק טעון באיזור בו שוררים שדה מגנטי ושדה חשמלי המאונכים זה לזה, לא נדרש התלמיד לשאלה האם תנועה ללא סטייה באיזור זה מחייבת תנועה קצובה של החלקיק. מטרת מצגת זו לברר עם התלמיד, צעד אחרי צעד, אם תנועה ללא סטייה מחייבת תנועה קצובה של החלקיק.
2. ניתוח התנועה של החלקיק מדגים שימוש בחוק השני של ניוטון
3. במצגת מודגש ההבדל בין כיווני כוחות חשמליים ומגנטיים הפועלים על חלקיק טעון.
4. במצגת מודגש ההבדל בין אופי התנועה של חלקיק טעון הנכנס במאונך לשדה מגנטי אחיד לבין אופי התנועה של אותו חלקיק הנכנס במאונך לשדה חשמלי אחיד.
5. כדאי להדגיש כי התנועות שנותחו: תנועה קצובה, תנועה מעגלית שוות קצב ותנועה באליסטית, הן תנועות מוכרות מלימודי המכניקה ולהראות את המשותף בין תנועות אלה לתנועות המוכרות.
6. משך זמן הדיון בעזרת המצגת הוא כ-90 דקות.
7. ניתן להשתמש במצגת לחזרה ולסיכום הנושא ע"י התלמידים באופן עצמאי.

הערות והמלצות טכניות

דרוש מקרן על מנת להציג את המצגת בשיעור

  קובץ המצגת
  לנוחותכם דף זה גם כקובץ word