الانحراف تقترب حزمة الكترونيات في انبوب الاشعة المهبطية من المغناط التي تحرفها فإذا كان القطب الشمالي في اعلى الانبوب والقطب الجنوبي في اسفله

السؤال: تقترب حزمة إلكترونيات في أنبوب الأشعة المهبطية من مغناطيس يحرفها، فإذا كان القطب الشمالي في أعلى الأنبوب والقطب الجنوبي في أسفله، وكنت تنظر إلى الأنبوب من جهة الشاشة الفسفورية، ففي أي اتجاه تنحرف الإلكترونات؟

• الإجابة: نحو الجانب الأيسر من الشاشة.

شرح الإجابة:

لفهم مسار انحراف شعاع الإلكترونات، لا بد من استيعاب القوة الأساسية التي تحكم هذه الظاهرة، وهي القوة المغناطيسية المؤثرة على الشحنات المتحركة. عندما تتدفق حزمة الجسيمات المشحونة، أي الإلكترونات، عبر منطقة يسودها مجال مغناطيسي، فإنها تتعرض لقوة عمودية تجبرها على تغيير مسارها. في هذا السيناريو المحدد، لدينا معطيات واضحة: اتجاه حركة الإلكترونات هو للأمام باتجاه الشاشة الفسفورية، واتجاه خطوط المجال المغناطيسي يكون دائماً من القطب الشمالي نحو القطب الجنوبي، أي من الأعلى إلى الأسفل في حالتنا هذه.

وهنا يكمن جوهر المسألة في تحديد اتجاه هذه القوة المحرِّفة بدقة. يمكننا استخدام قاعدة فيزيائية شهيرة تُعرف بـ “قاعدة اليد اليسرى” لتحديد اتجاه القوة. عند تطبيق هذه القاعدة، نجعل السبابة تشير إلى اتجاه المجال المغناطيسي (إلى الأسفل)، والوسطى تشير إلى اتجاه حركة الشحنة (إلى الأمام نحو الشاشة). نتيجة لذلك، سيشير الإبهام إلى اتجاه القوة المؤثرة.

لكن، لا بد من الانتباه إلى نقطة حاسمة للغاية؛ إن قاعدة اليد اليسرى مصممة لتحديد اتجاه القوة على الشحنات الموجبة (التيار الاصطلاحي). وبما أن الإلكترونات جسيمات سالبة الشحنة، فإن اتجاه القوة الحقيقي الذي يؤثر عليها سيكون معاكساً تماماً للاتجاه الذي يشير إليه الإبهام. وعليه، فإنه عند تطبيق القاعدة، سيشير الإبهام إلى اليمين، ولكن لأننا نتعامل مع إلكترونات، نعكس هذا الاتجاه. إذن، القوة الفعلية ستدفع حزمة الإلكترونات نحو الجانب الأيسر من الشاشة، وهو ما يفسر ظهور البقعة المضيئة على يسار مركز الشاشة الفسفورية.