استقصاءُ تأثير المجال المغناطيسيِّ في شحنةٍ كهربائيّةٍ مُتحرّكةٍ فيه
الموادّ والأدوات: أنبوبُ أشعّة مهبطية، مصدرُ طاقةٍ عالي الجُهد (DC)، أسلاكُ توصيل، مغناطيسٌ قويّ، قاعدةٌ عازلة.
إرشادات السلامة: الحذرُ عند التعامل مع مصدر الطاقة عالي الجُهد.
خطواتُ العمل:
بالتعاون مع أفراد مجموعتي؛ أنفّذُ الخطوات الآتية:
1 أُثبّتُ أنبوبَ الأشعّة المهبطية على القاعدة العازلة وأصلُ قطبيه مع قطبي مصدر الطاقة.
2 ألاحظُ: أختارُ جُهد (500V) تقريبًا، وأشغّلُ مصدر الطاقة، ثم أرفع الجُهد حتى يبدأ الوميضُ بالظهور في الأنبوب.
3 ألاحظُ شكلَ مسار الأشعّة المهبطيّة في الأنبوب وأدوّنُ ملاحظاتي.
4 أجرّبُ: أقرّبُ المغناطيس بالتدريج من مسار الأشعّة المهبطيّة في الأنبوب؛ مع الحذر من الاقتراب من قطبي الأنبوب، ثمّ ألاحظُ ما يحدثُ لمسار الأشعّة، وأدوّنُ ملاحظاتي.
5 أعكسُ قطبي المغناطيس وأُكرّر الخطوة (4)، وألاحظُ ما يحدث لمسار الأشعة، وأدوّنُ ملاحظاتي.
التحليلُ والاستنتاج:
1. أصف مسار الأشعة المهبطية في المرحلة الأولى من التجربة، وأوضح سبب ظهوره.
تنتقل الأشعة المهبطية (الإلكترونات) في مسار مستقيم من القطب السالب في الأنبوب إلى القطب الموجب، وهي أشعة غير مرئية. لكن تصادمها مع ذرات الغاز داخل الأنبوب يُهيّج الذرات فتصدر عنها أشعة مرئية.
2. أفسّرُ أهمّية أن يكون ضغط الهواء منخفضًا داخل أنبوب الأشعة المهبطية.
زيادة ضغط الغاز تعني زيادة عدد ذرات الغاز، وهذا يزيد عدد تصادمات الأشعة المهبطيّة مع الذرات، فتفقد قدرا أكبر من الطاقة. ونتيجة لذلك قد لا تتمكن الأشعة المهبطيّة من الوصول إلى القطب الموجب، لذلك يجب تخفيض الضغط داخل الأنبوب.
3. أستنتج: أبين ما حدث لمسار الأشعة المهبطية عند تقريب المغناطيس منها، وأفسّرُ سبب ذلك، ثمّ أقارنُ النتيجة بما يحدث عند تغيير قطب المغناطيس.
عند تقريب مغناطيس من مسار أشعة المهبط تنحرف عن مسارها؛ لأنها جسيمات مشحونة (إلكترونات)، فتتأثر بقوة تتعامد مع اتجاه حركتها ومع اتجاه المجال المغناطيسي. وعند تقريب القطب الآخر للمغناطيس، ينعكس اتجاه خطوط المجال المغناطيسي، فينعكس اتجاه القوة المغناطيسية، ويتحول انحراف الأشعة نحو الجهة المعاكسة.
