§11. Электромагнетизм

Содержание
  1. Магнетизм — Класс!ная физика
  2. Физика 11 класс. Все формулы и определения — УЧИТЕЛЬ.PRO
  3. 1 Магнитное поле и его свойства
  4. 2 Сила Ампера. Сила Лоренца
  5. 3 Явление электромагнитной индукции
  6. 4 Самоиндукция
  7. 5 Механические колебания
  8. 6 Фаза колебаний. Затухающие и вынужденные колебания
  9. 7 Механические волны
  10. 8 Колебательный контур
  11. 9 Переменный ток
  12. 10 Генерирование электроэнергии
  13. 11 Трансформаторы
  14. 12 Электромагнитные волны
  15. 13 Принципы радиосвязи
  16. 15 Законы отражения и преломления света
  17. 16 Линза
  18. 17 Свойства световых волн
  19. 18 Элементы теории относительности
  20. 19 Излучение и спектры
  21. 20 Виды электромагнитных излучений
  22. 21 Световые кванты. Фотоэффект
  23. 22 Теория фотоэффекта
  24. 23 Строение атома
  25. 24 Лазеры
  26. 25 Методы наблюдения и регистрации элементарных частиц
  27. 26 Явление радиоактивности
  28. 27 Строение атомного ядра
  29. 28 Деление ядер урана
  30. 29 Ядерный реактор. Термоядерные реакции
  31. 30 Биологическое действие радиоактивных излучений
  32. Презентация по физике на тему
  33. Задачи 11 класс. Электромагнетизм
  34. Магнетизм — Физика — Теория, тесты, формулы и задачи — Обучение Физике, Онлайн подготовка к ЦТ и ЕГЭ
  35. Момент сил, действующих на рамку с током
  36. Сила Лоренца
  37. Магнитное взаимодействие токов
  38. Вектор магнитной индукции
  39. Магнитные свойства вещества
  40. Магнитный поток. Электромагнитная индукция
  41. Движение проводника в магнитном поле
  42. Индуктивность. Самоиндукция. Энергия магнитного поля
  43. Правило Ленца

Магнетизм — Класс!ная физика

§11. Электромагнетизм

1. Какое магнитное поле называется однородным? и где оно существует?

Однородное магнитное поле — это магнитное поле, в любой точке которого сила действия на магнитную стрелку одинакова по модулю и направлению.

Магнитные линии однородного магнитного поля параллельны друг другу и расположены с одинаковой густотой. Например: Однородное магнитное поле существует: а) внутри соленоида, т. е.

проволочной цилиндрической катушки с током, если длина соленоида значительно больше его диаметра.

б) внутри постоянного полосового магнита в центральной его части.

2. Какое магнитное поле называется неоднородным? и где оно существует?

Неоднородное магнитное поле — это магнитное поле, в котором сила, действующая на помещенную в это поле магнитную стрелку, в разных точках поля может быть различной как по модулю, так и по направлению.

Линии неоднородного магнитного поля искривлены, их густота меняется от точки к точке. Например: Неоднородное магнитное поле существует: а) снаружи полосового магнита, б) снаружи соленоида (катушки с током),

в) вокруг прямого проводника с током.

3. Что вы знаете о направлении и форме линий поля полосового магнита?

Магнитное поле постоянного полосового магнита: Магнитные линии выходят из северного полюса магнита и входят в южный. Внутри магнита они направлены от южного полюса к северному. Магнитные линии не имеют ни начала, ни конца: они либо замкнуты, либо, как средняя линия на рисунке, идут из бесконечности в бесконечность.

Вне магнита магнитные линии расположены наиболее густо у его полюсов. Это значит, что возле полюсов поле самое сильное, а по мере удаления от полюсов оно ослабевает. Чем ближе к полюсу магнита расположена магнитная стрелка, тем с большей по модулю силой действует на нее поле магнита.

Поскольку магнитные линии искривлены, то направление силы, с которой поле действует на стрелку, тоже меняется от точки к точке. Сила, с которой поле полосового магнита действует на помещенную в это поле магнитную стрелку. в разных точках поля может быть различной как по модулю, так и по направлению.

Поле постоянного полосового магнита является неоднородным снаружи магнита и однородным внутри его центральной части..

4. Что вы знаете о магнитном поле прямого проводника с током? Магнитное поле может прямолинейного проводника с током: Проводник с током расположен перпендикулярно к плоскости чертежа. Кружочком обозначено сечение проводника. Точка означает, что ток направлен из-за чертежа к нам.

Магнитные линии поля, созданного прямолинейным проводником с током, представляют собой концентрические окружности, расстояние между которыми увеличивается по мере удаления от проводника. Магнитное поле прямого проводника с током неоднородно.

5.

Что вы знаете о магнитном поле соленоида (катушки с током)?

Магнитное поле соленоида (катушки с током): Магнитное поле соленоида (катушки с током) аналогично магнитному полю полосового магнита, если длина катушки больше ее диаметра. Катушка с током представляет собой магнит. Тот конец соленоида, из которого магнитные линии выходят, является северным полюсом, а тот, в который входят, — южным. Однородное магнитное поле, возникает внутри соленоида, т. е. проволочной цилиндрической катушки с током. Поле внутри соленоида можно считать однородным, если длина соленоида значительно больше его диаметра. Вне соленоида поле неоднородно, его магнитные линии расположены примерно так же, как у полосового магнита.

6. Какое магнитное поле — однородное или неоднородное — образуется вокруг полосового магнита? вокруг прямолинейного проводника с током? внутри соленоида, длина которого значительно больше его диаметра?

Вокруг полосового магнита образуется неоднородное магнитное поле.

Вокруг прямолинейного проводника с током образуется неоднородное магнитное поле. Внутри соленоида, если длина его больше его диаметра, образуется однородное магнитное поле.

7. Что можно сказать о модуле и направлении силы, действующей на магнитную стрелку в разных точках неоднородного магнитного поля? однородного магнитного поля?

Сила, с которой манитное поле полосового магнита действует на помещенную в его неоднородное поле магнитную стрелку, в разных точках поля может быть различной как по модулю, так и по направлению.

Сила, с которой манитное поле катушки с током действует на помещенную внутри катушки (в однородное поле) магнитную стрелку, в разных точках поля должна быть одинаковой как по модулю, так и по направлению.

8. Сравните картины расположения линий в неоднородном и однородном магнитных полях.

Магнитные линии однородного магнитного поля параллельны друг другу и расположены с одинаковой густотой. Линии неоднородного магнитного поля искривлены, их густота меняется от точки к точке.

9. Как изображают линии магнитного поля, направленные перпендикулярно к плоскости чертежа?

Если линии однородного магнитного поля расположены перпендикулярно к плоскости чертежа и направлены от нас за чертеж, то их изображают крестиками.

Если линии однородного магнитного поля расположены перпендикулярно к плоскости чертежа и направлены из-за чертежа к нам, то их изображают точками.

Как и в случае с током, каждый крестик — это как бы видимое нами хвостовое оперение летящей от нас стрелы, а точка — острие стрелы, летящей к нам (на обоих рисунках направление стрел совпадает с н45аправлением магнитных линий).

Следующая страница — смотреть

Назад в «Оглавление» — смотреть

Источник: http://class-fizika.ru/u/10-11-klass/mag10-11/2-uncategorised.html

Физика 11 класс. Все формулы и определения — УЧИТЕЛЬ.PRO

§11. Электромагнетизм

«Физика 11 класс. Все формулы и определения» — это Справочник по физике для учащихся 11 класса, доступный для просмотра в Интернете с компьютера, планшета и смартфона. Автор справочных таблиц: Е.А. Марон (кандидат пед. наук, учитель физики). Смотрите также справочные материалы по физике за другие классы:

Формулы 7 класс Формулы 8 класс Формулы 9 класс Формулы 10 класс

В пособии «Физика 11 класс. Все формулы и определения» представлено 30 тем за 11 класс.

1 Магнитное поле и его свойства

Магнитное поле и его свойства. Опыт Ампера. Магнитное поле. Вектор магнитной индукции. Модуль вектора магнитной индукции

2 Сила Ампера. Сила Лоренца

Сила Ампера. Сила Лоренца. Движение q в однородном магнитном поле.

3 Явление электромагнитной индукции

Явление электромагнитной индукции (ЭМИ). Магнитный поток. Правило Ленца. Закон ЭМИ.

4 Самоиндукция

Самоиндукция. Проявление самоиндукции. Индуктивность. Энергия МП тока. Теория Максвелла

5 Механические колебания

Механические колебания. Условия возникновения свободных колебаний. Характеристики механических колебаний. Математический маятник. Гармонические колебания.

6 Фаза колебаний. Затухающие и вынужденные колебания

Фаза колебаний. Сдвиг фаз колебаний. Затухающие и вынужденные колебания

7 Механические волны

Механические волны. Причины возникновения. Продольные волны. Распространение волн в упругих средах

8 Колебательный контур

Колебательный контур. Электромагнитные колебания. Аналогия. Формула Томсона

9 Переменный ток

Переменный ток. Активное сопротивление. Средняя мощность. Резонанс

10 Генерирование электроэнергии

Генерирование электроэнергии. Индукционный генератор переменного тока. Передача электроэнергии

11 Трансформаторы

Трансформаторы. Устройство трансформатора. Работа нагруженного трансформатора и на холостом ходу

12 Электромагнитные волны

Электромагнитные волны. Опыты Герца.

13 Принципы радиосвязи

Принципы радиосвязи. Амплитудная модуляция. Детектирование. Распространение радиоволн. Радиолокация

15 Законы отражения и преломления света

Закон отражения света. Закон преломления света

16 Линза

Линза. Виды линз. Оптическая сила линз. Формула тонкой линзы. Построение изображения в линзах.

17 Свойства световых волн

Свойства световых волн. Опыты Ньютона. Интерференция света. Дифракция. Естественный свет

18 Элементы теории относительности

Элементы теории относительности. Принцип относительности. Постулаты теории. Основные следствия из теории относительности

19 Излучение и спектры

Излучение и спектры. Виды излучений. Виды спектров. Спектральный анализ

20 Виды электромагнитных излучений

Виды электромагнитных излучений. Инфракрасное и ультрафиолетовое излучения. Рентгеновские лучи.

21 Световые кванты. Фотоэффект

Световые кванты. Фотоэффект. Законы фотоэффекта.

22 Теория фотоэффекта

Теория фотоэффекта. Формула Планка. Уравнение Эйнштейна. Фотоны. Корпускулярно-волновой дуализм света.

23 Строение атома

Строение атома. Опыт Резерфорда. Планетарная модель атома и ее противоречия. Постулаты Бора.

24 Лазеры

Лазеры. Индуцированное излучение. Свойства лазерного излучения. Принцип действия лазера

25 Методы наблюдения и регистрации элементарных частиц

Методы наблюдения и регистрации элементарных частиц. Счетчик Гейгера. Камера Вильсона. Пузырьковая камера. Метод толстослойных фотоэмульсий

26 Явление радиоактивности

Явление радиоактивности. Опыт Резерфорда. Свойства излучений. Закон радиоактивного распада. Изотопы.

27 Строение атомного ядра

Строение атомного ядра. Открытие нейтрона. Модель ядра. Энергия связи атомных ядер. Ядерные реакции

28 Деление ядер урана

Деление ядер урана. Механизм деления урана. Цепные ядерные реакции. Образование плутония

29 Ядерный реактор. Термоядерные реакции

Ядерный реактор. Термоядерные реакции

30 Биологическое действие радиоактивных излучений

Биологическое действие радиоактивных излучений. Поглощенная доза излучений. Экспозиционная доза. Эквивалентная доза поглощенного излучения. Радиационные эффекты

Справочник «Физика 11 класс. Все формулы и темы». Смотрите также другие Справочники по физике:

Формулы 7 класс Формулы 8 класс Формулы 9 класс Формулы 10 класс

Источник: https://uchitel.pro/%D1%84%D0%B8%D0%B7%D0%B8%D0%BA%D0%B0-11-%D0%BA%D0%BB%D0%B0%D1%81%D1%81-%D0%B2%D1%81%D0%B5-%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BC%D1%83%D0%BB%D1%8B/

Презентация по физике на тему

§11. Электромагнетизм

Инфоурок › Физика ›Презентации›Презентация по физике на тему «Урок обобщающего повторения темы «Магнетизм.Электромагнетизм» (11 класс)

Выбранный для просмотра документ Урок обобщающего повторения темы Магнетизм.Электромагнетизм(подготовка к ЕГЭ) Ноздрина Л.Д. ГБОУ Школа 935 г.Москвы.ppt

Описание презентации по отдельным слайдам:

1 слайдОписание слайда:

Урок обобщающего повторения в 11 классе по теме : «Магнетизм. Электромагнетизм» (Подготовка к ЕГЭ) Работу выполнила: учитель физики Ноздрина Любовь Дмитриевна ГБОУ Школа №935 города Москвы

2 слайдОписание слайда:

Электродинамика.

3 слайдОписание слайда:

Магнитное поле.

4 слайдОписание слайда:

Правило правой руки

5 слайдОписание слайда:

Правило правой руки

6 слайдОписание слайда:

Сила Ампера

7 слайдОписание слайда:

Модуль вектора магнитной индукции

8 слайдОписание слайда:

Принцип суперпозиции магнитных полей.

9 слайдОписание слайда:

Направление силы Ампера

10 слайдОписание слайда:

Взаимодействие проводников с током

11 слайдОписание слайда:

Сила Лоренца

12 слайдОписание слайда:

Направление силы Лоренца.

13 слайдОписание слайда:

Направление силы Лоренца.

14 слайдОписание слайда:

Магнитный поток

15 слайдОписание слайда:

Правило Ленца. Индукционный ток всегда имеет такое направление, что созданное им магнитное поле направлено противоположно магнитному полю, которое вызывает появление этого индукционного тока.

16 слайд 17 слайдОписание слайда:

Закон электромагнитной индукции

18 слайдОписание слайда:

ЭДС самоиндукции

19 слайдОписание слайда:

Колебательный контур

20 слайдОписание слайда:

Энергия заряженного конденсатора

21 слайдОписание слайда:

Энергия магнитного поля тока

22 слайдОписание слайда:

Энергия колебательного контура

23 слайдОписание слайда:

Формула Томсона

24 слайдОписание слайда:

Электромагнитные волны

25 слайдОписание слайда:

Самостоятельная работа по теме: «Магнетизм. Электромагнетизм» Желаю удачи!!!

26 слайдОписание слайда:

Анализ выполнения работы № задания Кодификатор элементов содержания Проверяемые знания и умения А 1 3.3.2. Магнитное поле проводника с током. Направление вектора магнитной индукции магнитного поля тока. А 2 3.3.3. Сила Ампера. Определение направления силы Ампера. А 3 3.3.3. Сила Ампера. Вычисление модуля силы Ампера. А 4 3.3.4.

Сила Лоренца. 1.2.7. 2 закон Ньютона. Вычисление модуля силы Лоренца. Применение законов динамики. А 5 3.5.1. Свободные э/м колебания. Колебательный контур. Определение периода свободных э/м колебаний. А 6 3.4.7. Энергия магнитного поля. Связь между энергией магнитного поля, силой тока и индуктивностью катушки. А 7 3.5.1.

Колебательный контур. Применение формулы Томсона. А 8 3.4.4. Правило Ленца. Применение правила Ленца. А 9 3.4.7. Энергия магнитного поля. Определение энергии магнитного поля по графику. А 10 3.3.2. Магнитное поле проводника с током. Направление вектора магнитной индукции магнитного поля тока. А 11 3.4.3. Закон электромагнитной индукции.

Применение закона электромагнитной индукции. А 12 3.4.5. Самоиндукция. 3.2.6. Закон Ома для полной цепи. Явление самоиндукции. Применение закона Ома для полной цепи. В 1 3.5.1. Колебательный контур. 3.1.12. Электроемкость. Формула Томсона. Связь между электроемкостью, площадью пластин. В 2 3.5.3. Гармонические э/м колебания.

Графическая зависимость физическими между величинами.

27 слайдОписание слайда:

Ответы Вопрос Ответ Вопрос Ответ 1 4 7 2 2 3 8 4 3 1 9 1 4 4 10 4 5 2 11 3 6 4 12 3 В1 2 1 2 В2 2 4

28 слайд

Курс повышения квалификации

ЕГЭ по физике: методика решения задач

Общая информация

Источник: https://infourok.ru/prezentaciya-po-fizike-na-temu-urok-obobschayuschego-povtoreniya-temi-magnetizmelektromagnetizm-klass-1796431.html

Задачи 11 класс. Электромагнетизм

§11. Электромагнетизм

Методика решения задач по электромагнетизму будет полезна как учащимся, так и абитуриентам

—————————————————————————————————-

1.

  В задачах по элементарному курсу электромагнетизма можно выделить основные группы: а) задачи о силовом действии ЭМ-поля на проводники с током и

б) задачи о силовом действии ЭМ-поля на движущиеся в нем заряженные частицы.

2.  Решение задач расчетного характера о силах, действующих на проводники с током в однородном магнитном поле, удобно проводить по следующей схеме:

  • Сделать схематический чертеж, РЅР° котором указать контур СЃ током Рё направление силовых линий поля. Отметить углы между направлением поля Рё отдельными элементами контура, если последний состоит РёР· нескольких прямых РїСЂРѕРІРѕРґРЅРёРєРѕРІ.
  • Р�спользуя   правило  левой  СЂСѓРєРё,В В  определить  направление СЃРёР» поля, действующих РЅР° каждый элемент контура, Рё проставить векторы этих СЃРёР» РЅР° чертеже.
  • Р’ тех случаях, РєРѕРіРґР° задача сводится Рє нахождению РѕРґРЅРѕР№ РёР· величин, входящих РІ выражение для СЃРёР», действующих РЅР° отдельные РїСЂРѕРІРѕРґРЅРёРєРё контура (или вращающих моментов, создаваемых этими силами), дальнейшее решение состоит РІ том, чтобы записать закон Ампера или использовать формулу для вращающего момента, действующего РЅР° виток СЃ током: РёР· которых можно найти РёСЃРєРѕРјСѓСЋ величину.

Если в задаче рассматривают равновесие проводника или контура с током в магнитном поле, то, помимо силы Ампера, нужно указать и все остальные силы, действующие на проводник, и записать условие его равновесия

Затем с помощью указанных выше формул следует расшифровать значение сил (моментов), входящих в уравнение равновесия, и подставить в него вместо зависимости F(M) их выражения. В результате получается окончательное уравнение для определения искомой величины.

3.

Особое место занимают задачи о движении заряженных частиц в электрическом и магнитном полях.

�х решение в большинстве случаев основано на составлении основного уравнения динамики материальной точки (см.

правила решения задач динамики) с учетом сил, действующих на заряженную частицу со стороны магнитного и электрического полей.

Схема решения этих задач во многом сходна с предыдущей.

  • Нужно сделать чертеж, указать РЅР° нем силовые линии магнитного  РёВ  электрического  полей,В  проставить  вектор  начальной скорости частицы Рё отметить знак ее заряда.
  • Если скорость частицы направлена РїРѕРґ углом Рє линии индукции магнитного поля, ее следует разложить РЅР° РґРІРµ составляющие, РѕРґРЅР° РёР· которых должна быть направлена перпендикулярно вектору , вторая параллельно ему. Такое разложение позволяет представить сложное движение РІ РІРёРґРµ РґРІСѓС… более простых Рё РІ значительной  мере  упрощает  задачу,В В  поскольку  вдоль  магнитного поля сила Лоренца РЅРµ действует.
  • Р�зобразить   силы,В В  действующие   на   заряженную   частицу. Обычно РІРѕ всех задачах, РіРґРµ нет специальных РѕРіРѕРІРѕСЂРѕРє, действие силы тяжести РЅР° элементарные частицы РЅРµ учитывают, поскольку эта сила ничтожно мала РїРѕ сравнению СЃ силами электромагнитного поля. РџСЂРё нахождении направления силы Лоренца следует обратить РѕСЃРѕР±РѕРµ внимание РЅР° знак заряда частицы, так как РІ РѕРґРЅРѕРј случае нужно воспользоваться правилом левой СЂСѓРєРё, РІ РґСЂСѓРіРѕРј — правой. Очень СѓРґРѕР±РЅРѕ силу Лоренца определять РїРѕ направлению тока.
  • Указав силы, нужно попытаться определить РІРёРґ траектории частицы. Р�РЅРѕРіРґР° это удается сделать сравнительно просто, РёРЅРѕРіРґР° нахождение РІРёРґР° траектории  представляет РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРµ содержание задачи. Силы, действующие РЅР° заряженную частицу, следует разложить вдоль направления магнитного поля Рё РїРѕ направлению, ему перпендикулярному. Делается это СЃ той целью, чтобы установить причины изменения составляющих скорости . Затем необходимо составить РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРµ уравнение динамики материальной точки РїРѕ каждому РёР· направлений разложения СЃРёР». Записав уравнения динамики, нужно подставить РІ РЅРёС… выражения СЃРёР», используя для этого формулы электростатики Рё формулу силы Лоренца. Р’ большинстве задач после такой подстановки получаются уравнения, РёР· которых РёСЃРєРѕРјСѓСЋ величину определяют непосредственно, РІ СЂСЏРґРµ случаев Рє уравнениям динамики приходится добавлять формулы кинематики.

—————————————————————————————————

Решая приведенные ниже задачи, Вы сможете повторить основы электромагнетизма.

—————————————————————————————————-
Для решения задач Вам могут потребоваться таблицы
физических постоянных
или кратных и дольных приставок к единицам физических величин

Закон Aмпepa

1.

В однородном магнитном поле с индукцией 0,1 Тл перпендикулярно линиям индукции находится проводник длиной 70 см, по которому течет ток силой 70 А. Определите силу, действующую на проводник.

2. В однородном магнитном поле с индукцией 0,8 Тл на проводник с током в 30 А, длина активной части которого 10 см, действует сила 1,5 Н. Под каким углом к вектору индукции расположен проводник?

3.

Какова сила тока в проводнике, находящемся в однородном магнитном поле с индукцией 2 Тл, если длина активной части проводника 20 см, сила, действующая на проводник, 0,75 Н, а угол между направлением линий индукции и током 49°?

4. Какая сила действует на проводник длиной 10 см в однородном магнитном поле с индукцией 2,6 Тл, если ток в проводнике 12 А, а угол между направлением тока и линиями индукции 30°?

5. На проводник длиной 50 см с током 2 А в однородном магнитном поле с индукцией 0,1 Тл действует сила 0,05 Н. Определите угол между направлением тока и вектором магнитной индукции.

6. Какова индукция магнитного поля, в котором на проводник с током в 25 А действует сила 0,05 Н? Длина активной части проводника 5 см. Направления линий индукции и тока взаимно перпендикулярны.

7.  По двум параллельным проводникам, находящимся на расстоянии 12 см друг от друга, идут токи по 30 А.

Определить напряженность магнитного поля в точке, находящейся на расстоянии 10 см от каждого проводника, если токи идут: а) в одном, б) в противоположных направлениях. 8.

По двум параллельным проводникам текут токи 3 и 4 А. Расстояние между проводниками 14 см. Найти множество точек, в которых индукция магнитного поля равна нулю.

Рассмотреть два случая: токи идут: а) в одном направлении, б) в противоположных направлениях. 9. По изолированному круговому проводнику радиусом 10 см протекает ток 5 А.

Перпендикулярно плоскости кольца проходит длинный проводник так, что он соприкасается с кольцевым проводником.

Найти индукцию магнитного поля в центре кругового проводника при условии, что ток в прямом проводнике равен 15,7 А.

10. Под влиянием однородного магнитного поля в нем с ускорением 0,2 м/с2 движется прямолинейный алюминиевый проводник сечением 1 мм2. По проводнику течет ток 5 А, его направление перпендикулярно полю. Вычислить индукцию поля.

11. Для отвода тепла в атомных реакторах в качестве теплоносителя нередко используют жидкий металл, который перекачивается магнитным насосом. В трубе А, расположенной между полюсами электромагнита, находится жидкий металл. Через контактные шины от В к С поперек струи металла пропускают постоянный электрический ток. В каком направлении движется струя металла? С какой силой магнитное поле действует на струю металла, если сила тока 104 А, магнитная индукция 1,2 Тл, а диаметр трубы 12 см?

Сила Лоренца

1.

Р’ РѕРґРЅРѕСЂРѕРґРЅРѕРµ магнитное поле перпендикулярно линиям индукции влетает электрон СЃРѕ скоростью 107 Рј/СЃ. Определите индукцию поля, если электрон описал окружность радиусом 1 СЃРј.

2. Р’ РѕРґРЅРѕСЂРѕРґРЅРѕРј магнитном поле СЃ магнитной индукцией 0,1 РўР» РІ вакууме движется электрон СЃРѕ скоростью 3·106 Рј/СЃ.

Чему равна сила, действующая на электрон, если угол между направлением скорости электрона и линиями индукции равен 90°?

3.

Протон в однородном магнитном поле с индукцией 0,01 Тл описал окружность радиусом 10 см. Найдите скорость движения протона.

4. Р’ РѕРґРЅРѕСЂРѕРґРЅРѕРµ магнитное поле СЃ индукцией 0,085 РўР» влетает электрон СЃРѕ скоростью 4,6·107 Рј/СЃ, направленной перпендикулярно линиям индукции поля. Определите радиус окружности, РїРѕ которой движется электрон.

5. Электрон движется в однородном магнитном поле в вакууме перпендикулярно линиям индукции по окружности радиусом 1 см. Определите скорость движения электрона, если магнитная индукция поля 0,2 Тл.

6. Электрон и протон, двигаясь с одинаковой скоростью, попадают в однородное магнитное поле. Сравните радиусы кривизны траекторий протона и электрона. 7.

В однородном горизонтальном магнитном поле находится в равновесии горизонтальный прямолинейный алюминиевый проводник с током 10 А, расположенный перпендикулярно полю.

Определить индукцию поля, считая радиус проводника равным 2 мм. 8. В магнитное поле, образованное в вакууме, перпендикулярно линиям индукции влетают электроны с энергией 1 эВ.

Напряженность поля 1000 А/м. Вычислить силу Лоренца и радиус траектории движения электронов.

9.

Протоны в магнитном поле с индукцией 5·10-2 Тл движутся в вакууме по дуге окружности радиусом 50 см. Какую ускоряющую разность потенциалов они должны были пройти?

источники:

Балаш Р’.Рђ. «Р—адачи РїРѕ физике Рё методы РёС… решения». РџРѕСЃРѕР±РёРµ для учителей. Рњ., «РџСЂРѕСЃРІРµС‰РµРЅРёРµ», 1974.
Мартынов Р�.Рњ., РҐРѕР·СЏРёРЅРѕРІР° Р­.Рњ. «Р”идактический материал РїРѕ физике 9 РєР».» Рњ., «РџСЂРѕСЃРІРµС‰РµРЅРёРµ», 1978.

Марон Рђ.Р•., Мякишев Р“.РЇ. «Р¤РёР·РёРєР°». Учебное РїРѕСЃРѕР±РёРµ для 11 РєР». вечерней (заоч.) средн. шк. Рё самообразования. Рњ., «РџСЂРѕСЃРІРµС‰РµРЅРёРµ», 1992.
Дмитриева Р’.Р¤. «Р¤РёР·РёРєР°» Учеб. РїРѕСЃРѕР±РёРµ для техникумов. Рњ., «Р’ысш.

школа», 1993

Источник: http://osiktakan.ru/problems/el_magn.html

Магнетизм — Физика — Теория, тесты, формулы и задачи — Обучение Физике, Онлайн подготовка к ЦТ и ЕГЭ

§11. Электромагнетизм

К оглавлению…

Заряженные тела способны создавать кроме электрического еще один вид поля. Если заряды движутся, то в пространстве вокруг них создается особый вид материи, называемый магнитным полем.

Следовательно, электрический ток, представляющий собой упорядоченное движение зарядов, тоже создает магнитное поле. Как и электрическое поле, магнитное поле не ограничено в пространстве, распространяется очень быстро, но все же с конечной скоростью.

Его можно обнаружить только по действию на движущиеся заряженные тела (и, как следствие, токи).

Для описания магнитного поля необходимо ввести силовую характеристику поля, аналогичную вектору напряженности E электрического поля. Такой характеристикой является вектор B магнитной индукции.

В системе единиц СИ за единицу магнитной индукции принят 1 Тесла (Тл).

 Если в магнитное поле с индукцией B поместить проводник длиной l с током I, то на него будет действовать сила, называемая силой Ампера, которая вычисляется по формуле:

где: В – индукция магнитного поля, I – сила тока в проводнике, l – его длина. Сила Ампера направлена перпендикулярно вектору магнитной индукции и направлению тока, текущего по проводнику. 

Для определения направления силы Ампера обычно используют правило «Левой руки»: если расположить левую руку так, чтобы линии индукции входили в ладонь, а вытянутые пальцы были направлены вдоль тока, то отведенный большой палец укажет направление силы Ампера, действующей на проводник (см. рисунок).

Если угол α между направлениями вектора магнитной индукции и тока в проводнике отличен от 90°, то для определения направления силы Ампера надо взять составляющую магнитного поля, которая перпендикулярна направлению тока. Решать задачи этой темы нужно так же как и в динамике или статике, т.е. расписав силы по осям координат или складывая силы по правилам сложения векторов.

Момент сил, действующих на рамку с током

Пусть рамка с током находится в магнитном поле, причём плоскость рамки перпендикулярна полю. Силы Ампера будут сжимать рамку, а их равнодействующая будет равна нулю.

Если поменять направление тока, то силы Ампера поменяют своё направление, и рамка будет не сжиматься, а растягиваться. Если линии магнитной индукции лежат в плоскости рамки, то возникает вращательный момент сил Ампера.

Вращательный момент сил Ампера равен:

где: S — площадь рамки, α — угол между нормалью к рамке и вектором магнитной индукции (нормаль — вектор, перпендикулярный плоскости рамки), N – количество витков, B – индукция магнитного поля, I – сила тока в рамке.

Сила Лоренца

К оглавлению…

Сила Ампера, действующая на отрезок проводника длиной Δl с силой тока I, находящийся в магнитном поле B может быть выражена через силы, действующие на отдельные носители заряда. Эти силы называют силами Лоренца. Сила Лоренца, действующая на частицу с зарядом q в магнитном поле B, двигающуюся со скоростью v, вычисляется по следующей формуле:

Угол α в этом выражении равен углу между скоростью и вектором магнитной индукции. Направление силы Лоренца, действующей на положительно заряженную частицу, так же, как и направление силы Ампера, может быть найдено по правилу левой руки или по правилу буравчика (как и сила Ампера).

Вектор магнитной индукции нужно мысленно воткнуть в ладонь левой руки, четыре сомкнутых пальца направить по скорости движения заряженной частицы, а отогнутый большой палец покажет направление силы Лоренца.

Если частица имеет отрицательный заряд, то направление силы Лоренца, найденное по правилу левой руки, надо будет заменить на противоположное.

Сила Лоренца направлена перпендикулярно векторам скорости и индукции магнитного поля. При движении заряженной частицы в магнитном поле сила Лоренца работы не совершает. Поэтому модуль вектора скорости при движении частицы не изменяется.

Если заряженная частица движется в однородном магнитном поле под действием силы Лоренца, а ее скорость лежит в плоскости, перпендикулярной вектору индукции магнитного поля, то частица будет двигаться по окружности, радиус которой можно вычислить по следующей формуле:

Сила Лоренца в этом случае играет роль центростремительной силы. Период обращения частицы в однородном магнитном поле равен:

Последнее выражение показывает, что для заряженных частиц заданной массы m период обращения (а значит и частота, и угловая скорость) не зависит от скорости (следовательно, и от кинетической энергии) и радиуса траектории R.

Магнитное взаимодействие токов

Если по двум параллельным проводам идёт ток в одном направлении, то они притягиваются; если в противоположных направлениях, то отталкиваются. Закономерности этого явления были экспериментально установлены Ампером.

 Взаимодействие токов вызывается их магнитными полями: магнитное поле одного тока действует силой Ампера на другой ток и наоборот.

 Опыты показали, что модуль силы, действующей на отрезок длиной Δl каждого из проводников, прямо пропорционален силам тока I1 и I2 в проводниках, длине отрезка Δl и обратно пропорционален расстоянию R между ними:

где: μ0 – постоянная величина, которую называют магнитной постоянной. Введение магнитной постоянной в СИ упрощает запись ряда формул. Ее численное значение равно:

μ0 = 4π·10–7 H/A2 ≈ 1,26·10–6 H/A2.

Сравнивая приведенное только что выражение для силы взаимодействия двух проводников с током и выражение для силы Ампера нетрудно получить выражение для индукции магнитного поля создаваемого каждым из прямолинейных проводников с током на расстоянии R от него:

где: μ – магнитная проницаемость вещества (об этом чуть ниже). Если ток протекает по круговому витку, то в центре витка индукция магнитного поля определяется по формуле:

Силовыми линиями магнитного поля называют линии, по касательным к которым располагаются магнитные стрелки. Магнитной стрелкой называют длинный и тонкий магнит, его полюса точечны. Подвешенная на нити магнитная стрелка всегда поворачивается в одну сторону. При этом один её конец направлен в сторону севера, второй — на юг.

Отсюда название полюсов: северный (N) и южный (S). Магниты всегда имеют два полюса: северный (обозначается синим цветом или буквой N) и южный (красным цветом или буквой S). Магниты взаимодействуют так же, как и заряды: одноименные полюса отталкиваются, а разноименные – притягиваются. Невозможно получить магнит с одним полюсом.

Даже если магнит разломать, то у каждой части будет по два разных полюса.

Вектор магнитной индукции

Вектор магнитной индукции — векторная физическая величина, являющаяся характеристикой магнитного поля, численно равная силе, действующей на элемент тока в 1 А и длиной 1 м, если направление силовой линии перпендикулярно проводнику. Обозначается В, единица измерения — 1 Тесла. 1 Тл — очень большая величина, поэтому в реальных магнитных полях магнитную индукцию измеряют в мТл.

Вектор магнитной индукции направлен по касательной к силовым линиям, т.е. совпадает с направлением северного полюса магнитной стрелки, помещённой в данное магнитное поле. Направление вектора магнитной индукции не совпадает с направлением силы, действующей на проводник, поэтому силовые линии магнитного поля, строго говоря, силовыми не являются.

Силовая линия магнитного поля постоянных магнитов направлена по отношению к самим магнитам так, как показано на рисунке:

В случае магнитного поля электрического тока для определения направления силовых линий используют правило «Правой руки»: если взять проводник в правую руку так, чтобы большой палец был направлен по току, то четыре пальца, обхватывающие проводник, показывают направление силовых линий вокруг проводника:

В случае прямого тока линии магнитной индукции — окружности, плоскости которых перпендикулярны току. Вектора магнитной индукции направлены по касательной к окружности.

Соленоид — намотанный на цилиндрическую поверхность проводник, по которому течёт электрический ток I. Магнитное поле соленоида подобно полю прямого постоянного магнита. Внутри соленоида длиной l и количеством витков N создается однородное магнитное поле с индукцией (его направление также определяется правилом правой руки):

Линии магнитного поля имеют вид замкнутых линий — это общее свойство всех магнитных линий. Такое поле называют вихревым. В случае постоянных магнитов линии не оканчиваются на поверхности, а проникают внутрь магнита и замыкаются внутри. Это различие электрического и магнитного полей объясняется тем, что, в отличие от электрических, магнитных зарядов не существует.

Магнитные свойства вещества

Все вещества обладают магнитными свойствами. Магнитные свойства вещества характеризуются относительной магнитной проницаемостью μ, для которой верно следующее:

Данная формула выражает соответствие вектора магнитной индукции поля в вакууме и в данной среде. В отличие от электрического, при магнитном взаимодействии в среде можно наблюдать и усиление, и ослабление взаимодействия по сравнению с вакуумом, у которого магнитная проницаемость μ = 1.

У диамагнетиков магнитная проницаемость μ немного меньше единицы. Примеры: вода, азот, серебро, медь, золото. Эти вещества несколько ослабляют магнитное поле. Парамагнетики — кислород, платина, магний — несколько усиливают поле, имея μ немного больше единицы.

У ферромагнетиков — железо, никель, кобальт — μ >> 1. Например, у железа μ ≈ 25000.

Магнитный поток. Электромагнитная индукция

К оглавлению…

Явление электромагнитной индукции было открыто выдающимся английским физиком М.Фарадеем в 1831 году. Оно заключается в возникновении электрического тока в замкнутом проводящем контуре при изменении во времени магнитного потока, пронизывающего контур. Магнитным потоком Φ через площадь S контура называют величину:

где: B – модуль вектора магнитной индукции, α – угол между вектором магнитной индукции B и нормалью (перпендикуляром) к плоскости контура, S – площадь контура, N – количество витком в контуре. Единица магнитного потока в системе СИ называется Вебером (Вб).

Фарадей экспериментально установил, что при изменении магнитного потока в проводящем контуре возникает ЭДС индукции εинд, равная скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром, взятой со знаком минус:

Изменение магнитного потока, пронизывающего замкнутый контур, может происходить по двум возможным причинам.

  1. Магнитный поток изменяется вследствие перемещения контура или его частей в постоянном во времени магнитном поле. Это случай, когда проводники, а вместе с ними и свободные носители заряда, движутся в магнитном поле. Возникновение ЭДС индукции объясняется действием силы Лоренца на свободные заряды в движущихся проводниках. Сила Лоренца играет в этом случае роль сторонней силы.
  2. Вторая причина изменения магнитного потока, пронизывающего контур, – изменение во времени магнитного поля при неподвижном контуре.

При решении задач важно сразу определить за счет чего меняется магнитный поток. Возможно три варианта:

  1. Меняется магнитное поле.
  2. Меняется площадь контура.
  3. Меняется ориентация рамки относительно поля.

При этом при решении задач обычно считают ЭДС по модулю. Обратим внимание также внимание на один частный случай, в котором происходит явление электромагнитной индукции. Итак, максимальное значение ЭДС индукции в контуре состоящем из N витков, площадью S, вращающемся с угловой скоростью ω в магнитном поле с индукцией В:

Движение проводника в магнитном поле

К оглавлению…

При движении проводника длиной l в магнитном поле B со скоростью v на его концах возникает разность потенциалов, вызванная действием силы Лоренца на свободные электроны в проводнике. Эту разность потенциалов (строго говоря, ЭДС) находят по формуле:

где: α — угол, который измеряется между направлением скорости и вектора магнитной индукции. В неподвижных частях контура ЭДС не возникает.

Если стержень длиной L вращается в магнитном поле В вокруг одного из своих концов с угловой скоростью ω, то на его концах возникнет разность потенциалов (ЭДС), которую можно рассчитать по формуле:

Индуктивность. Самоиндукция. Энергия магнитного поля

К оглавлению…

Самоиндукция является важным частным случаем электромагнитной индукции, когда изменяющийся магнитный поток, вызывающий ЭДС индукции, создается током в самом контуре.

Если ток в рассматриваемом контуре по каким-то причинам изменяется, то изменяется и магнитное поле этого тока, а, следовательно, и собственный магнитный поток, пронизывающий контур. В контуре возникает ЭДС самоиндукции, которая согласно правилу Ленца препятствует изменению тока в контуре.

Собственный магнитный поток Φ, пронизывающий контур или катушку с током, пропорционален силе тока I:

Коэффициент пропорциональности L в этой формуле называется коэффициентом самоиндукции или индуктивностью катушки. Единица индуктивности в СИ называется Генри (Гн).

Запомните: индуктивность контура не зависит ни от магнитного потока, ни от силы тока в нем, а определяется только формой и размерами контура, а также свойствами окружающей среды. Поэтому при изменении силы тока в контуре индуктивность остается неизменной. Индуктивность катушки можно рассчитать по формуле:

где: n — концентрация витков на единицу длины катушки:

ЭДС самоиндукции, возникающая в катушке с постоянным значением индуктивности, согласно формуле Фарадея равна:

Итак ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна индуктивности катушки и скорости изменения силы тока в ней.

Магнитное поле обладает энергией. Подобно тому, как в заряженном конденсаторе имеется запас электрической энергии, в катушке, по виткам которой протекает ток, имеется запас магнитной энергии. Энергия Wм магнитного поля катушки с индуктивностью L, создаваемого током I, может быть рассчитана по одной из формул (они следуют друг из друга с учётом формулы Φ = LI):

Соотнеся формулу для энергии магнитного поля катушки с её геометрическими размерами можно получить формулу для объемной плотности энергии магнитного поля (или энергии единицы объёма):

Правило Ленца

К оглавлению…

Инерция – явление, происходящее и в механике (при разгоне автомобиля мы отклоняемся назад, противодействуя увеличению скорости, а при торможении отклоняемся вперёд, противодействуя уменьшению скорости), и в молекулярной физике (при нагревании жидкости увеличивается скорость испарения, самые быстрые молекулы покидают жидкость, уменьшая скорость нагревания) и так далее.

В электромагнетизме инерция проявляется в противодействии изменению магнитного потока, пронизывающего контур. Если магнитный поток нарастает, то возникающий в контуре индукционный ток направлен так, чтобы препятствовать нарастанию магнитного потока, а если магнитный поток убывает, то возникающий в контуре индукционный ток направлен так, чтобы препятствовать убыванию магнитного потока.

Правило Ленца для определения направления индукционного тока: возникающий в контуре индукционный ток имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, которое вызывало этот ток.

Источник: https://educon.by/index.php/materials/phys/magnetizm

Biz-books
Добавить комментарий