4.5 כוח הפועל על מטען הנע בשדה מגנטי (4 שעות)

א. בדיון הראשוני בכוח המגנטי, עוסקים בשדה מגנטי קבוע בזמן. בהקשר זה יש להדגיש כי מאחר שהכוח המגנטי מאונך תמיד לכיוון תנועת המטען הנע בשדה המגנטי, עבודתו על המטען היא אפס. שדה מגנטי, קבוע בזמן, אינו משנה את האנרגיה הקינטית של המטען. משמעות מסקנה זו היא שלא ניתן להשתמש בשדה מגנטי בלבד לשינוי גודל מהירות המטענים. על אף שקיים שדה מגנטי המשתנה עם הזמן, המלווה שדה חשמלי המסוגל להאיץ מטענים, לא מומלץ להזכירו בשלב זה. הדיון בנושא יהיה בשלב מאוחר יותר.

ב. הסיבה לכך שחלקיק טעון הנכנס לשדה בניצב לכיוון השדה, נע בתנועה מעגלית - אינה רק הכוח הפועל עליו המכוון במאונך למהירות, אלא העובדה שגודל הכוח הוא קבוע, אם השדה אחיד.

ג. אפשר להציג את הכוח המגנטי כמכפלה וקטורית.

ד. כדאי להשוות בין הכוח על מטען הנע בשדה מגנטי: והכוח בשדה האלקטרוסטטי . חשוב שהמורה יהיה מודע לאנלוגיה מוטעית העלולה להיווצר בין שני כוחות ושדות אלה - החשמלי והמגנטי ועליו להדגיש את הדומה והשונה ביניהם.

כוח חשמלי

כוח מגנטי

  • פועל גם על מטען נע וגם על מטען נח.
  • כיוונו על מטען חיובי הוא ככיוון השדה החשמלי.
  • עושה עבודה.
  • פועל על מטען נע.
  • כיוונו על מטען חיובי הוא מאונך למישור שנוצר על ידי וקטור השדה המגנטי ווקטור המהירות של המטען.
  • אינו עושה עבודה.

ה. קיימת נטייה להדגיש במיוחד תנועה במסלול מעגלי בשדה מגנטי, וזאת על חשבון דיון בתנועה במסלולים אחרים ודיון בתנאים הדרושים לקיומה של תנועה זו. נטייה זו עלולה ליצור אצל התלמידים את הרושם כאילו תנועה במסלול מעגלי היא התנועה הבלעדית האפשרית בשדה מגנטי. כדאי לנתח איכותית תנועות במסלולים אחרים ולהצביע על שני רכיבי המהירות - המאונך לשדה המגנטי והמכוון לאורך קו השדה. בהקשר זה אפשר להזכיר את חגורות ון-אלן.

 

 __________________________________________________________________
תכנית הלימודים פיזיקה ל-5 יח"ל תשס"ח, האגף לתכנון ולפיתוח תכניות לימודים,
עמוד 143 מתוך 267 עמודים.
__________________________________________________________________
 
 
 

הערות נוספות