محاكاة تفاعلات المجالات الكهربائية والمغناطيسية والمادة — فيزياء 3-2
الثالث الثانوي الفصل الدراسي الثاني الدرس 5-1 الكتاب ص 137–144 محاكاة قانون
جرّب بنفسك قوانين درس «تفاعلات المجالات الكهربائية والمغناطيسية والمادة» من كتاب فيزياء 3-2: غيّر القيم في المحاكاة وشاهد النتيجة مباشرة، ثم نفّذ المهام الاستقصائية وتحقق من فهمك.
شغّل المحاكاة وغيّر القيم بنفسك
المحاكاة والمهام الاستقصائية والتقويم متاحة بحساب مجاني.
أنشئ حساب طالب مجاني لديك حساب؟ سجّل الدخول ✓ مجاني بالكامل · أنت معلم؟ حساب معلمأهداف الدرس
- تصف عمل أنبوب الأشعة المهبطية.
- تحل مسائل تتضمن التفاعل بين الجسيمات المشحونة والمجالات الكهربائية والمغناطيسية في أنبوب الأشعة المهبطية ومطياف الكتلة.
- توضح كيف يعمل مطياف الكتلة على فصل الأيونات ذات الكتل المختلفة.
القوانين والعلاقات
سرعة الجسيمات التي تعبر مجالين متعامدين دون انحرافv = E/B
نصف قطر مسار جسيم مشحون في مجال مغناطيسيr = mv/(qB)
نسبة الشحنة إلى الكتلة في أنبوب طومسونq/m = v/(Br)
سرعة أيون مُسرَّع من السكون بفرق جهد Vv = √(2qV/m)
نسبة شحنة الأيون إلى كتلته في مطياف الكتلةq/m = 2V/(B²r²)
المفردات
النظيرمطياف الكتلة
المفاهيم الرئيسة
- في أنبوب الأشعة المهبطية المفرّغ من الهواء تنبعث الإلكترونات من المهبط، ويسرّعها فرق جهد كبير نحو المصعد، فتمر من شقوقه حزمةً ضيقة تصطدم بالطلاء الفلوري فيتوهج.
- ينتج المجال الكهربائي قوة qE تحرف الإلكترونات نحو الصفيحة الموجبة، وينتج المجال المغناطيسي المتعامد قوة Bqv عمودية على كل من المجال واتجاه الحركة.
- عندما تتساوى القوتان وتتعاكسان لا تنحرف الحزمة: Bqv = qE، أي v = E/B؛ فلا يعبر دون انحراف إلا الجسيمات ذات هذه السرعة.
- في المجال المغناطيسي وحده يسلك الجسيم مسارًا دائريًّا: Bqv = mv²/r، ومنه حسب طومسون q/m = v/(Br) للإلكترون، ثم كتلته بمعرفة شحنته.
- في مطياف الكتلة تُسرَّع الأيونات الموجبة بفرق جهد V ثم تنحرف في مجال مغناطيسي بنصف قطر r = (1/B)√(2mV/q)، فتسقط الأيونات المختلفة الكتلة في مواضع مختلفة على الكاشف.
- النظائر ذرات للعنصر نفسه لها الخصائص الكيميائية نفسها وكتل مختلفة، ويفصلها مطياف الكتلة لأن نصف قطر المسار يزداد بزيادة الكتلة.
مثال محلول
نصف قطر مسار إلكترونيتحرك إلكترون كتلته 9.11 × 10⁻³¹ kg بسرعة 2.0 × 10⁵ m/s داخل أنبوب أشعة مهبطية عموديًّا على مجال مغناطيسي مقداره 3.5 × 10⁻² T. إذا فُصل المجال الكهربائي، فما نصف قطر المسار الدائري الذي يسلكه الإلكترون؟
- المعطيات
- m = 9.11 × 10⁻³¹ kg , v = 2.0 × 10⁵ m/s , B = 3.5 × 10⁻² T , q = 1.602 × 10⁻¹⁹ C
- المطلوب
- r = ?
- الحل
- من القانون الثاني لنيوتن Bqv = mv²/r: r = mv/(Bq) = (9.11 × 10⁻³¹)(2.0 × 10⁵) / [(3.5 × 10⁻²)(1.602 × 10⁻¹⁹)] = 3.3 × 10⁻⁵ m
- تقويم الجواب
- الوحدة kg·(m/s)/(T·C) = m وحدة طول صحيحة. كتلة الإلكترون صغيرة جدًّا والمجال قوي نسبيًّا، لذا يكون نصف القطر صغيرًا جدًّا.
داخل المحاكاة
- التهيئة والتنبؤ بعد التسجيل
- المحاكاة التفاعلية بعد التسجيل
- المهام الاستقصائية بعد التسجيل
- 3 أمثلة محلولة أخرى بعد التسجيل
- التقويم الختامي بعد التسجيل
- الملخص والواجب المنزلي بعد التسجيل
- وضع العرض للمعلم بعد التسجيل
