磁場中的帶電粒子

關於這個模擬實驗

此模擬展示磁場如何使運動的電荷彎曲。學生選擇質子、電子或 α 粒子，設定垂直於磁場的速率、平行於磁場的速率及磁場強度，並可對調磁場方向。若有沿磁場方向的分量，路徑便是螺旋線，否則為圓形。讀數以實際單位顯示半徑、周期、迴旋頻率及磁力。適合用於講解運動電荷所受的力、半徑公式，以及迴旋加速器與質譜儀的原理。

學生可以探索什麼

把「粒子」在質子與電子之間切換，並觀察轉動方向如何反轉。
把「B 的強度」由 150 調至 400 mT，並讀出半徑 r = mv/qB 如何縮小。
增大「垂直於 B 的速率」，並確認半徑增大，但周期 T 保持不變。
把「平行於 B 的速率」設為大於零，把圓形軌跡變成螺旋線。
切換「B 指向屏幕外」以反轉磁場，並在觀察前預測新的轉動方向。

學習目標

1解釋為何磁力會使電荷彎曲，卻不改變其速率。
2運用 r = mv/qB 預測半徑如何隨速率、磁場及粒子種類而改變。
3認識圓周運動的周期與速率無關。
4描述為何沿磁場方向的速度分量會產生螺旋線。

教師常問的問題

這個模擬是免費的嗎？

是。此模擬免費，可在任何現代瀏覽器上運行，包括平板電腦與課室電子白板，無需註冊或安裝。

為什麼粒子會做圓周運動？

運動電荷所受的磁力永遠與其速度成直角。它改變運動方向，但不改變速率，因此粒子沿半徑 r = mv / qB 的圓形軌跡運動。

為什麼周期與速率無關？

速率較快的粒子會走更大的圓，而多出來的路程恰好抵消多出來的速率。周期 T = 2πm / qB 只取決於質量、電荷與磁場。

我如何在課堂上使用？

選擇一種粒子，移動速率與 B 強度的滑桿，然後按「重新開始粒子」讓它再次出發。在面板中讀取半徑與周期，並與學生的預測作比較。

嵌入這個模擬實驗

免費嵌入你的學習平台、網誌或班級網頁。

<iframe src="https://kiwibee.io/zh/simulations/charged-particle-in-b-field-3d-simulation/embed" title="磁場中的帶電粒子 | KiwiBee" loading="lazy" allowfullscreen style="width:100%;height:min(70vh,620px);min-height:420px;border:0;border-radius:16px"></iframe>

繼續探索

Explore an adult male reference body in 3D. Reveal 14 anatomical systems, search thousands of named structures, isolate organs, and pull 2,209 modeled pieces apart to see how the body is organized.

—

Explore the head and neck in 3D: 643 source meshes across 14 layers, 47 facial and masticatory muscles, and 77 drawn nerves, vessels and glands the source scan omits. Open any tooth onto its own pulp canal, and follow the seven stages of tooth development.

—