Класс!ная физика

Занимательные фишки - 7 класс Занимательные фишки - 8 класс Занимательные фишки - 9 класс 10-11 класс Диафильмы по физике


Примеры решения задач. Магнитное поле и электромагнитная индукция

«Физика - 11 класс»

Магнитное поле

Решение задач с применением закона Ампера (и использованием выражения для силы Лоренца) аналогично решению задач механики.

Кроме механических сил, надо учитывать силу Ампера (или силу Лоренца) и правильно определять ее направление.

1.
Между полюсами магнита подвешен горизонтально на двух невесомых нитях прямой проводник длиной l = 0,2 м и массой m = 10 г.
Вектор индукции однородного магнитного поля перпендикулярен проводнику и направлен вертикально; В = 49 мТл.
На какой угол α от вертикали отклонятся нити, поддерживающие проводник, если по нему пропустить ток?
Сила тока I = 2 А.


Р е ш е н и е.


На проводник действуют следующие силы: силы упругости двух нитей , сила тяжести и сила Ампера .



Модуль силы Ампера F = IBl.
При равновесии проводника суммы проекций сил на вертикальное и горизонтальное направления (с учетом их знаков) равны нулю:



Следовательно, угол α = 11,3°.


2.
В пространстве, где созданы одновременно однородные и постоянные электрическое и магнитное поля, по прямолинейной траектории движется протон.
Известно, что напряженность электрического поля равна .
Определите индукцию магнитного поля.


Р е ш е н и е.


Прямолинейное движение протона возможно в двух случаях.

1) Вектор направлен вдоль траектории движения протона.
Тогда вектор также должен быть направлен вдоль этой траектории, и его модуль может быть любым, так как магнитное поле не будет действовать на частицу.

2) Векторы , и взаимно перпендикулярны, и сила, действующая на протон со стороны электрического поля, равна по модулю и противоположна по направлению силе Лоренца, действующей на протон со стороны магнитного поля.



Так как




Электромагнитная индукция

1.
Прямоугольный контур ABCD перемещается поступательно в магнитном поле тока, идущего по прямолинейному длинному проводнику.
Определите направление тока, индуцированного в контуре, если контур удаляется от провода.
Какие силы действуют на контур?


Р е ш е н и е.


Вектор магнитной индукции магнитного поля тока I направлен перпендикулярно плоскости контура от нас.
При удалении контура от провода магнитный поток через площадку ABCD убывает (ΔФ < 0).
Следовательно, вектор магнитной индукции ' магнитного поля тока Ii, согласно правилу Ленца направлен от нас, как и вектор В.
Применяя правило буравчика, находим, что индукционный ток в контуре направлен по часовой стрелке.




Взаимодействие тока в контуре с прямолинейным током приводит к появлению сил, действующих на проводники контура.
Применив правило левой руки, можно выяснить, что эти силы, во-первых, растягивают рамку, стремясь увеличить площадь контура, и, во-вторых, создают результирующую силу, направленную к прямолинейному проводнику.
Оба действия будут препятствовать уменьшению магнитного потока через контур.


2.
Кольцо из сверхпроводника помещено в однородное магнитное поле, индукция которого нарастает от нуля до В0.
Плоскость кольца перпендикулярна линиям индукции поля.
Определите силу индукционного тока, возникающего в кольце. Радиус кольца r, индуктивность L.


Р е ш е н и е.


Так как сопротивление кольца равно нулю, то и суммарная электродвижущая сила в нем должна быть равна нулю.
Иначе сила тока согласно закону Ома станет бесконечной.
Следовательно, изменение магнитного потока внешнего магнитного поля равно по модулю и противоположно по знаку изменению магнитного потока, созданного индукционным током:


ΔФ = LΔI.


Учитывая, что поток Ф0 нарастает от 0 до πr2B0, а сила индукционного тока меняется при этом от 0 до I, получаем πr2B0 = LI.

Отсюда


Источник: «Физика - 11 класс», учебник Мякишев, Буховцев, Чаругин




Магнитное поле. Физика, учебник для 11 класса - Класс!ная физика

Магнитное поле и взаимодействие токов --- Магнитная индукция. Линии магнитной индукции --- Модуль вектора магнитной индукции. Сила Ампера --- Электроизмерительные приборы. Громкоговоритель --- Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца --- Магнитные свойства вещества --- Примеры решения задач --- Краткие итоги главы



Устали? - Отдыхаем!

Вверх