+7 (727) 344 95 95
Сдать пробный ЕНТ
Русский

Скачай приложение iTest

Готовься к школьным экзаменам в более удобном формате

logo-device logotype logotype-float

Магнитное поле. Силы
Предыдущий конспект Следующий конспект
Конспект

Как мы сказали, магни́тное по́ле – силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом, независимо от состояния их движения, также является магнитной оставляющей электромагнитного поля. Магнитное поле может создаваться током заряженных частиц и/или магнитными моментами электронов в атомах (и магнитными моментами других частиц, хотя в заметно меньшей степени) (постоянные магниты). Кроме этого, оно появляется при наличии изменяющегося во времени электрического поля.

Сила, действующая со стороны магнитного поля на элемент проводника длиной l с током I, определяется законом Ампера:

\(F = IBI sin α,\)

где \(\alpha\) – угол между направлениями тока и магнитной индукции.

Правило левой руки

Ее направление можно определить по правилу левой руки: если левую руку расположить так, чтобы вектор магнитной индукции входил в ладонь, а вытянутые пальцы были направлены вдоль тока, то отведенный большой палец укажет направление действия силы.

Магнитное поле действует не только на проводники с током, но и на отдельные движущиеся электрические заряды. Силу, действующую на движущиеся заряды в магнитном поле, называют силой Лоренца:

\(F = q υ B \sin α\).

Здесь \(υ\) – скорость заряда \(q, α\) – угол между направлением движения заряда и магнитной индукцией. Направление силы Лоренца, как и направление силы Ампера, может быть найдено по правилу левой руки. При движении заряженной частицы в магнитном поле сила Лоренца работы не совершает, так как она всегда направлена перпендикулярно скорости заряженной частицы.

Сила Лоренца

В однородном магнитном поле частица будет двигаться по спирали, ось которой совпадает с направлением магнитной индукции. Радиус спирали будет равен \(R = \frac {mv_\perp}{qB},\) где m и \(q\) – масса частицы и ее заряд, \(v_\perp\) – составляющая скорости, перпендикулярная магнитной индукции \(\vec B.\) Период обращения равен \(T=\frac{2\pi m}{qB}.\) Шаг спирали равен \(I=v_{||}T,\) где \(v_{||}\) – составляющая, параллельная магнитной индукции.

Движение частицы в однородном магнитном поле



Вопросы

  1. Медный анод массой \(66\) г погружен в ванну с водным раствором медного купороса. Через сколько времени анод полностью растворится, если электролиз идет при силе тока \(4\)А?

    (\(k = 0,33 ⋅ 10^{-6}\frac{кг}{Кл}\))

  2. Электрон движется в вакууме в однородном магнитном поле с индукцией \(8\) мТл, его скорость равна \(3\cdot10^7\) м/с и направлена перпендикулярно к линиям магнитной индукции. Определите cилу Лоренца и радиус окружности, по которой движется электрон. 

    (\(q_e\) \(= 1,6 ⋅ 10^{-19}\)Кл; \(m_e\)\( = 9,1 ⋅ 10^{-31}\)кг)

  3. Какое действие оказывает магнитное поле на рамку с током?

  4. В однородное магнитное поле перпендикулярно к линиям магнитной индукции помещен прямолинейный проводник массой \(1,\!5\) кг и длиной \(0,\!75\) м, при этом индукция магнитного поля равна \(10\) Тл и сила тяжести уравновешена силой со стороны магнитного поля. Какова будет сила тока в этом проводнике? (\(g ≈10\) м/с\(^2\))

  5. По горизонтально расположенному проводнику длиной \(25\) см и массой \(5\) г протекает ток силой \(8\) А. Какова будет индукция магнитного поля, в которое нужно поместить этот проводник, чтобы сила тяжести уравновесилась силой Ампера?

    (\(g\approx 10\) м/с\(^2\))

  6. Энергия магнитного поля в катушке уменьшилась на \(1\) Дж, когда ток в ней уменьшился с \(6\) до \(2\) А. Найдите начальное и конечное значения энергии магнитного поля.

  7. Чему равен период обращения частицы массой \(2·10^{-20}\) кг и зарядом \(8\) нКл, движущейся в однородном магнитном поле с индукцией \(5\) мТл?

  8. Если заряженная частица движется в однородном магнитном поле и ее скорость \(\vec υ\) перпендикулярна вектору магнитной индукции \(\vec B\), то

  9. Прямолинейный проводник массой \(1\) кг и длиной \(0,4\) м помещен в однородное магнитное поле с индукцией \(5\) Тл перпендикулярно линиям магнитной индукции. Чему равна сила тока в этом проводнике, если он находится в равновесии?

    (\(g\approx 10\) м/с\(^2\))

  10. Чему равна энергия магнитного поля катушки индуктивностью \(2\) Гн при силе тока \(120\) мА?

Сообщить об ошибке