Видеоучебник / Физика / 9 класс / Физика 9 класс / Решение задач по теме «Электромагнитное поле»

Решение задач по теме «Электромагнитное поле»

Урок 49. Физика 9 класс

В начале урока происходит повторение основных законов и понятий по теме «Электромагнитное поле». Далее на конкретных примерах рассматриваются общие принципы решения задач по данной теме.

Конспект урока "Решение задач по теме «Электромагнитное поле»"

Данная тема посвящена решению задач на «Электромагнитное поле».

Прежде чем приступить непосредственно к решению, вспомним основные термины и понятия, которые могут пригодиться при решении задач на данную тему.

Магнитное поле — это силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды.

Для наглядного представления магнитного поля пользуются магнитными линиями. Магнитные линии — это воображаемые линии, вдоль которых расположились бы маленькие магнитные стрелки, помещенные в магнитное поле.

Замкнутость линий магнитного поля представляет собой фундаментальное свойство магнитного поля. Оно свидетельствует о том, что магнитных зарядов, подобных электрическим, в природе нет.

За направление магнитной линии в какой-либо ее точке условно принимают направление, которое указывает северный полюс магнитной стрелки, помещенной в эту точку. Направление линий магнитного поля будет зависеть от направления тока в проводнике.

Эта связь может быть выражена с помощью правила буравчика (или правила правого винта): если поворачивать головку винта так, чтобы поступательное движение острия винта происходило вдоль тока в проводнике, то направление вращения головки указывает направление линий магнитного поля тока.

Для определения направления линий магнитного поля соленоида удобнее пользоваться правилом правой руки: если обхватить соленоид ладонью правой руки, направив четыре пальца по направлению тока в витках, то отставленный большой палец покажет направление линий магнитного поля внутри соленоида.

Известно, что магнитное поле действует с некоторой силой на любой проводник с током, находящийся в этом поле. Направление этой силы можно определить с помощью правила левой руки: если левую руку расположить так, чтобы линии магнитного поля входили в ладонь перпендикулярно к ней, а четыре вытянутых пальца были направлены по току, то отставленный на 90° большой палец покажет направление действующей на проводник силы.

Магнитная индукция — это векторная физическая величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного поля, численно равная отношению модуля силы, с которой магнитное поле действует на расположенный перпендикулярно магнитным линиям проводник с током, к силе тока в проводнике и его длине.

Единицей измерения магнитной индукции в системе СИ является Тл (тесла).

Электромагнитное поле — это совокупность неразрывно связанных друг с другом изменяющихся электрического и магнитного полей.

Электромагнитная волна — это распространяющееся в пространстве периодически изменяющееся электромагнитное поле.

Скорость распространения электромагнитной волны в вакууме равна скорости света, а в среде эта скорость меньше и зависит от свойств среды.

Приступим, непосредственно, к решению задач.

Задача 1. В магнитное поле помещен проводник, по которому протекает электрический ток. Направление электрического тока перпендикулярно линии магнитной индукции. Длина проводника составляет 5 см. Сила, действующая на этот проводник со стороны магнитного поля, составляет 50 мН. Сила тока — 25 А. Определите значение магнитной индукции.

Дано:

Решение:

Запишем формулу для вычисления силы Ампера

Данная формула справедлива только тогда, когда магнитная индукция и направление силы тока (т.е. сам проводник) взаимно перпендикулярны.

Из данной формулы определим выражение для определения магнитной индукции

Ответ: 0,04 Тл.

Задача2. По указанному на рисунке графику определите максимальное амплитудное значение электрического напряжения, период колебаний этого напряжения и частоту колебаний напряжения.

Решение:

Амплитудное значение переменной величины, напряжение — это максимальное по модулю значение, в данном случае 150 Вольт.

Следующий этап: необходимо определить время, в течение которого это колебание полностью повторяется. Из графика видно, что периодом колебания является время 0,08 секунды. Чтобы определить частоту колебаний, можно воспользоваться формулой связи частоты и периода. Т.о. получаем, что частота колебаний составляет 12,5 Герц.

Задача 3. По рисунку определите направление силы Ампера, действующей на проводник с током.

Решение:

Известно, что в магнитном поле на проводник, по которому протекает электрический ток, действует сила Ампера.

Вспомним, что магнитная индукция всегда направлена от северного полюса к южному полюсу, вне магнита.

Применим правило левой руки. Располагая левую руку так, что четыре вытянутых пальца указывают направление электрического тока, а магнитная индукция входит в ладонь, мы понимаем, что отогнутый большой палец укажет направление силы Ампера.