Получите свидетельство
Вход
Практическое занятие по «Физике»
Тема: «Расчет силы Ампера и силы Лоренца».
Цель: Научиться решать задачи с использованием законов Ампера и Лоренца
Порядок выполнения работы:
Внимательно прочитать теоретическую часть и план решения задач
Рассмотреть примеры решения задач
Ответить на контрольные вопросы.
Получить и выполнить индивидуальные задания.
Теоретическая часть
Сила Ампера
Сила, действующая на прямолинейный проводник с то ком, помещенный в магнитное поле, называется силой Ампера. Модуль силы Ампера равен произведению силы тока I, протекающего в проводнике, на модуль вектора магнит ной индукции В, на длину проводника l и на синус угла а между вектором В и проводником с током:
Направление силы Ампера определяется правилом левой руки: если левую руку расположить так, чтобы четыре пальца указывали направления тока, перпендикулярная к про воднику составляющая вектора магнитной индукции входила в ладонь, то отогнутый на 90° большой палец укажет на правление силы Ампера.
Сила Лоренца
Сила, действующая на электрический заряд, движущийся в магнитном поле, называется силой Лоренца. Модуль силы Лоренца равен произведению абсолютного значения движущегося заряда qна скорость его движения v, на мо дуль вектора магнитной индукции В и на синус угла а меж ду векторами В и v:
Направление силы Лоренца определяется по правилу левой руки: если левую руку расположить так, чтобы четыре пальца указывали направление скорости движения заряжен ной частицы, перпендикулярная к скорости составляющая вектора магнитной индукции входила в ладонь, то отогнутый на 90° большой палец укажет направления силы, действующей на положительный заряд и направление, противоположное направлению силы Лоренца, действующей на отрицательный заряд.
Движение заряженных частиц в магнитном поле. На заряженную частицу, движущуюся в однородном магнитном поле перпендикулярно линиям индукции магнитного поля, действует постоянная по модулю и направлению сила Лоренца, направленная перпендикулярно вектору скорости. Под действием силы Лоренца заряженная частица движется по окружности постоянного радиуса. Окружность лежит в плоскости, перпендикулярной к вектору магнитной индукции, а сила Лоренца является центростремительной. Радиус окружности R, по которой движется частица, определяется Из условия:
Период обращения частицы в однородном магнитном поле равен:
Отклонение заряженной частицы, движущейся перпендикулярно силовым линияммагнитного поля, используется для определения знака заряда частицы.
Если вектор скорости заряженной частицы составляет угол а с направлением вектора магнитной индукции В од однородного поля, то частица движется по винтовой линии. Радиус витка R:
Шаг витка h равен:
Контрольные вопросы для самопроверки
Что называется магнитами? Каковы их свойства?
Как определяют направление вектора магнитной индукции?
Запишите и объясните закон Ампера.
Какое магнитное поле называется однородным?
Сформулируйте правило левой руки применительно к закону Ампера.
Что называют колебательным контуром?
Какова роль индуктивности в колебательном контуре?
Какие характеристики электрического и магнитного полей периодически изменяются в бегущей электромагнитной волне? Каким образом?
Выведите выражение для силы Лоренца.
Индивидуальные задания к практическому занятию №6
Вариант №1
Прямолинейный проводник длиной 0,4 м помещен в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции. Определите индукцию магнитного поля, если при силе тока 2 А на проводник действует сила 4 Н.
Рассчитайте силу тока, протекающего по плоскому контуру площадью 5 см2, находящемуся в однородном магнитном поле с индукцией 0,5 Тл, если максимальный вращающий момент, действующий на контур со стороны поля, равен 0,25 мН • м.
Определите индуктивность катушки, если при силе тока 6,2 А ее магнитное поле обладает энергией 0,32 Дж.
Вариант №2
Рассчитайте силу тока, протекающего по плоскому контуру площадью 5 см2, находящемуся в однородном магнитном поле с индукцией 0,5 Тл, если максимальный вращающий момент, действующий на контур со стороны поля, равен 0,25 мН • м.
Какова сила тока, проходящего по прямолинейному проводнику, расположенному перпендикулярно однородному магнитному полю, если на активную часть проводника длиной 40 см действует сила в 20 Н при индукции магнитного поля 10 Тл?
Поток магнитной индукции через площадку, расположенную в магнитном поле, равен 0,3 Вб. Чему равен модуль изменения магнитного потока при повороте площадки на 180° относительно оси, лежащей в плоскости площадки
Вариант №3
Какова сила тока, проходящего по прямолинейному проводнику, расположенному перпендикулярно однородному магнитному полю, если на активную часть проводника длиной 40 см действует сила в 20 Н при индукции магнитного поля 10 Тл?
Чему равна индукция магнитного поля, если на прямоугольную рамку, сила тока в которой 0,5 А, действует максимальный вращающий момент 10"2 Н • м? Размеры рамки 20 х 30 см2.
3.Линии индукции магнитного поля пересекают площадку в 0,02 м2 под прямым углом. Определите поток магнитной индукции, пронизывающий площадку, если индукция магнитного поля равна 2 Тл.
Вариант №4
Чему равна индукция магнитного поля, если на прямоугольную рамку, сила тока в которой 0,5 А, действует максимальный вращающий момент 10"2 Н • м? Размеры рамки 20 х 30 см2.
Прямолинейный проводник с током помещен в однородное магнитное поле с индукцией 2 Тл. Определите силу, с которой действует магнитное поле на проводник, если его длина 10 см, сила тока в проводнике 5 А и проводник составляет с направлением индукции магнитного поля угол 30°.
3.Два параллельных проводника, сила тока в которых одинакова, находятся на расстоянии 8,7 см друг от друга и притягиваются с силой 0,025 Н. Какова сила тока в проводниках, если длина каждого из них 3,2 м?
Вариант №5
Прямолинейный проводник с током помещен в однородное магнитное поле с индукцией 2 Тл. Определите силу, с которой действует магнитное поле на проводник, если его длина 10 см, сила тока в проводнике 5 А и проводник составляет с направлением индукции магнитного поля угол 30°.
Рамка площадью 100 см2 помещена в однородное магнитное поле с индукцией 0,5 Тл. Найдите максимальный вращающий момент сил, действующих на рамку, если сила тока в ней 1000 А.
3.Электрон влетает в магнитное поле перпендикулярно линиям индукции со скоростью 107 м/с. Найдите индукцию поля, если электрон описал в поле окружность радиусом 1 см.
Вариант №6
Рамка площадью 100 см2 помещена в однородное магнитное поле с индукцией 0,5 Тл. Найдите максимальный вращающий момент сил, действующих на рамку, если сила тока в ней 1000 А.
Какова индукция однородного магнитного поля, если на прямоугольную рамку (20 х 30 мм2), помещенную в поле, действует максимальный вращающий момент 0,003 Н • м? Рамка состоит из 100 витков, сила тока в рамке 5 А.
Определите силу тока в проводнике, если он притягивает к себе параллельный проводник длиной 2,8 м, сила тока в котором 58 А, с силой 3,4*10 –3 Н. Расстояние между проводниками 12 см.
Вариант №7
Определите длину активной части прямолинейного проводника, помещенного в однородное магнитное поле с индукцией 400 Тл, если при силе тока 2,5 А на него действует сила в 100 Н. Проводник расположен под углом 30е к линиям индукции магнитного поля.
Квадратная рамка со стороной 5 см, имеющая 10 витков, находится в однородном магнитном поле с индукцией 0,1 Тл. Плоскость рамки составляет угол 0° с направлением магнитного поля. Определите вращающий момент сил, действующих на рамку, если сила тока в рамке равна 4 А.
Протон в однородном магнитном поле с индукцией 0,01 Тл описал окружность радиусом 10 см. Найдите скорость движения протона (тр = 1,67 • 10 –27 кг, е+=1,6 х х 10 –19 Кл).
Вариант №8
Какова индукция однородного магнитного поля, если на прямоугольную рамку (20 х 30 мм2), помещенную в поле, действует максимальный вращающий момент 0,003 Н • м? Рамка состоит из 100 витков, сила тока в рамке 5 А.
Пылинка с зарядом в 10 –6 К л и массой 1 мг влетает в однородное магнитное поле и движется по окружности. Определите период обращения пылинки, если модуль индукции магнитного поля равен 1 Тл.
Два параллельных проводника, сила тока в которых по 100 А, находятся в вакууме. Определите расстояние между проводниками, если вследствие их взаимодействия на отрезок проводника длиной 75 см действует сила 0,05 Н.
Вариант №9
Под каким углом расположен прямолинейный проводник к линиям индукции магнитного поля с индукцией 15 Тл, если на каждые 10 см длины про водника действует сила в 3 Н, когда по нему проходит ток 4 А?
Пылинка, заряд которой 10 –5 Кл и масса 1 мг, влетает в однородное магнитное поле с индукцией 1 Тл и движется по окружности. Сколько оборотов сделает пылинка за 3,14 с?
Два параллельных длинных проводника расположены в вакууме на расстоянии 4 см друг от друга. В одном из них сила тока 25 А, а в другом — 5 А. Найдите длину участка проводника, на который будет действовать сила 0,0012 Н.
Вариант №10
Квадратная рамка со стороной 5 см, имеющая 10 витков, находится в однородном магнитном поле с индукцией 0,1 Тл. Плоскость рамки составляет угол 0° с направлением магнитного поля. Определите вращающий момент сил, действующих на рамку, если сила тока в рамке равна 4 А.
Какова сила тока в двухпроводной линии постоянного тока, если сила взаимодействия между проводами на каждый метр длины равна 10 –4 Н, а расстояние между проводами 20 см?
Электрон движется со скоростью 2 • 107 м/св плоскости, перпендикулярной магнитному полю, с индукцией 0,1 Тл. Определите радиус траектории движения электрона (те = 9,1 • 10 –31 кг, е = –1,6 • 10 –19 Кл).
Задача4.Найти неизвестную величину.
| № | F (Н) | В (Тл) | I (А) | l (м) | | № | F (Н) | В (Тл) | I (А) | l (м) | |
| 1 | 0,6 | 0,5 | 3 | 0,4 |
| 16 | 2,4 | 0,5 | 6 | 0,8 |
|
| 2 | 0,18 | 0,12 |
| 0,6 | 30 | 17 | 1,2 |
| 5 | 4 | 30 |
| 3 | 0,35 |
| 0.5 | 0,5 | 45 | 18 | 0,7 | 4 |
| 0,05 | 45 |
| 4 | 0,48 | 0,6 |
| 0,8 | 30 | 19 | 0,96 | 1,2 | 4 | 0,4 |
|
| 5 | 0,5 | 0,4 | 2,5 |
| 45 | 20 |
| 0,2 | 5 | 0,71 | 45 |
| 6 | 0,15 | 1,5 | 0,4 | 0,5 |
| 21 | 0,6 | 3 | 0,8 | 0,5 |
|
| 7 | 0,45 | 3 | 0,2 |
| 30 | 22 | 0,9 |
| 0,4 | 0,75 | 90 |
| 8 | 1,56 | 0,9 |
| 0,5 | 60 | 23 | 1,56 | 1,8 | 2 |
| 60 |
| 9 | 0,15 |
| 0,75 | 0,2 | 30 | 24 | 0,3 | 0,7 |
| 0,8 | 30 |
| 10 | 0,09 | 5 | 0,6 | 0,3 |
| 25 | 0,36 | Г 5 | 1,2 | 0,6 |
|
| 11 | 0,87 | 2,5 | 4 |
| 60 | 26 |
| 0,5 | 20 | 1 | 60 |
| 12 |
| 4 | 0,25 | 1,73 | 60 | 27 | 3 |
| 0,5 | 1,73 | 60 |
| 13 | 1,2 | 0,8 | 6 | 0,5 |
| 28 | 4,8 | 1,6 |
| 0,5 | 90 |
| 14 | 0,64 | 1,2 | 1,5 |
| 45 | 29 | 6,4 | 2,4 | 7,5 |
| 45 |
| 15 | 1,6 | 3,2 |
| 0,25 | 90 | 30 | 0,4 | 0,8 | 1 | 0,5 |
|
Задача 6. Найти неизвестные физические величины для заряда, влетевшего в магнитное поле.
| № | F (пН) | В (Тл) | ν 105 (м/с) | q 10-19(Кл) | т 10-29(кг) | R (мкм) |
| 1 | 0,32 | 5 |
| 1,6 | 0,091 |
|
| 2 | 0,16 |
| 5 | 1,6 | 167 |
|
| 3 | 0,64 | 5 | 4 |
|
| 1675 |
| 4 | 0,32 |
| 4 | 1,6 |
| 0,23 |
| 5 | 0,16 | 2 |
| 1,6 | 167 |
|
| 6 | 1,28 |
| 8 | 3,2 | 670 |
|
| 7 | 0,48 | 7,5 |
| 1,6 | 0,091 |
|
| 8 | 1,44 |
| 15 | 1,6 |
| 1,71 |
| 9 | 0,048 | 0,5 |
| 1,6 | 167 |
|
| 10 |
| 1,5 |
| 3,2 | 670 | 2,79 |
| 11 |
| 4 | 0,5 |
| 8000 | 125 |
| 12 | 0,384 | 2 |
| 24 | 5000 |
|
| 13 |
|
| 12 | 1,6 | 0,091 | 2,3 |
| 14 | 0,016 |
| 5 | 1,6 | 167 |
|
| 15 | 0,032 | 5 | 0,2 |
|
| 84 |
| 16 |
| 3 |
| 160 | 9,1 | 342 |
| 17 | 0,96 |
| 12 | 1,6 |
| 2,5 |
| 18 | 3,2 | 25 |
| 3,2 | 670 |
|
| 19 | 0,8 | 4 | 2,5 |
| 800 |
|
| 20 | 0,8 | 2 |
| 1,6 |
| 100 |
| 21 | 1,92 |
| 4 | 4 | 4 |
|
| 22 |
| 9 |
| 1,6 | 167 | 26 |
| 23 | 1,6 | 0,2 | 10 |
|
| 1250 |
| 24 | 0,64 |
| 1 | 3,2 | 670 |
|
| 25 | 12 | 3 | 5 | 80 | 24 | 5 |
| 26 | 0,24 | 10 | 3 |
|
| 6 |
| 27 | 3,2 | 2,5 |
| 16 | 350 |
|
| 28 | 40 |
| 12,5 | 40 |
| 125 |
| 29 |
| 2 | 0,5 |
| 640 | 1000 |
| 30 |
| 3 |
| 40 | 90 | 120 |
Методические указания к проведению практической работы по физике (73.77 KB)
0
72
4
Нравится
0
