Question 1

로렌츠 힘이란 무엇이며 움직이는 전하에 어떤 영향을 미칩니까?

Accepted Answer

로렌츠 힘은 움직이는 전하에 자기장이 가하는 힘입니다. 그 크기는 qVB sine theta로 계산되며, 여기서 q는 전하, V는 속도, B는 자기장 강도, theta는 속도와 자기장 사이의 각도입니다. 힘은 속도와 자기장이 수직일 때 최대가 되며, 두 가지에 수직으로 작용하여 속도에 영향을 주지 않고 전하의 방향을 변화시킵니다.

Question 2

왜 전하를 띤 입자가 자기장에서 원형 경로를 따르는가?

Accepted Answer

전하를 띤 입자가 자기장에 수직으로 이동할 때, 로렌츠 힘은 원심력으로 작용하여 항상 궤도의 중심을 향합니다. 이 힘은 입자의 속도를 일정하게 유지하면서 입자의 방향을 지속적으로 변화시켜, 입자가 원형 궤도를 따르게 합니다. 이 궤도의 반지름은 입자의 전하-질량 비, 속도, 그리고 자기장 강도에 의존합니다.

Question 3

J.J. 톰슨은 음극선관을 사용하여 전자의 전하를 어떻게 발견했습니까?

Accepted Answer

Thomson은 진공관 내에서 음극선이 자기장에 의해 편향될 수 있음을 실험적으로 보여주어, 전자가 음전하를 띤다는 것을 증명했습니다. 측정하기에 의해 편향 각도를 통해, 로렌츠력과 원심력의 관계를 적용하여, 그는 전자의 전하량-질량비를 계산했습니다. 이 획기적인 실험은 전자가 측정 가능한 전기적 성질을 가진 기본입자라는 것을 확립했습니다.

Question 4

전자의 전하-질량 비를 계산하려면 세 가지 측정이 필요합니까?

Accepted Answer

실험적으로 전하-질량비를 결정하려면, 전자를 가속시키는 가속 전압, 이를 편향시키기 위해 적용되는 자기장 강도 및 전자가 따르는 원형 경로의 반경이 필요합니다. 이 세 가지 파라미터는 로렌츠 힘 방정식 및 뉴턴의 제2법칙과 함께 음극선관 데이터로부터 전자의 전하-질량비를 계산할 수 있게 해줍니다.

Question 5

가속 전압을 증가시키면 자기장에서 전자선의 편향에 어떤 영향을 미치는가?

Accepted Answer

가속 전압이 증가하면, 전자는 더 빨리 여행하고 동일한 편향을 달성하기 위해 더 강한 자기장이 필요합니다. 더 빨리 움직이는 전자는 동일한 로렌츠 힘을 경험하지만 더 큰 원형 경로를 따릅니다. 결과적으로, 코일 전류는 격자의 동일한 지점으로 빔을 구부리기에 충분한 자기장 강도를 생성하기 위해 증가되어야 합니다.

Question 6

자기장을 통해 원형 경로로 이동하는 전하 입자의 실용적인 응용은 무엇입니까?

Accepted Answer

질량 분광계는 전하-질량 비와 적용된 전압에 따라 입자를 분리하여 알려지지 않은 샘플 성분을 식별하는 이 원리를 사용합니다. 역사적으로, 음극선관은 텔레비전과 컴퓨터 모니터 디스플레이를 가능하게 했습니다. 현대 오실로스코프는 여전히 음극선관 기술을 사용하지만, 일반적으로 전자선을 제어하기 위해 자기 편향 대신 정전기 편향을 사용합니다.

Question 7

오른손 법칙은 어떻게 자기장에서 양전하의 힘의 방향을 결정합니까?

Accepted Answer

왼손 법칙은 양전하에 대한 로렌츠 힘의 방향을 나타냅니다. 손가띠가 속도 방향을, 손가락이 자기장 방향을, 손바닥이 힘의 방향을 가리킵니다. 세 벡터는 서로 직각을 이룹니다. 음전하의 경우 힘은 반대 방향으로 작용하므로 전류의 방향을 바꾸면 빔의 편향 경로가 반대 방향으로 바뀝니다.

자기장의 전하 - 평가 퀴즈