Научиться решать задачи по физике – это значит освоить абстрактно-логический подход к разрешению многих технических и технологических проблем. В то же время, как я надеюсь, настоящий учебный материал поможет старшеклассникам подготовиться к успешной сдаче ЕГЭ по физике, в особенности, к заданиям категорий сложности В и С.
В настоящей работе приведены примеры решения задач по теме: магнитное поле. Даются подробные методические указания к решению задач и примеры решения типовых задач по данной теме.Предлагается методические указания к самостоятельному решению задач по теме: магнитное поле.
Для решения задач по физике требуются следующие основные знания и умения по математике: умение решать уравнения и системы линейных и квадратных уравнений; находить десятичные и натуральные логарифмы и возводить числа в любую степень с помощью калькулятора; находить тригонометрические функции; определять стороны треугольника по известным углам и стороне; уметь складывать и вычитать векторы, уметь находить производные простых функций.
Магнитное поле.pptx
К самостоятельному решению задач. Магнитное поле.
К самостоятельному решению
задач. Магнитное поле
З.М.Кенжаев
К самостоятельному решению задач. Магнитное поле.
Основные формулы
Закон Био-Савара-Лапласа. Магнитная индукция dB
поля, создаваемого элементом проводника с током,
выражается формулой
, в векторной форме: dB = m0 m[ I dl ∙r]/(4pr3) ,
где 0 – магнитная постоянная (0 = 410-7 Гн/м); -
магнитная проницаемость среды (для вакуума и
воздуха = 1); dl – длина элемента проводника; I –
сила тока в проводнике; - угол между
направлением тока в элементе проводника и
радиусом – вектором, проведенным от середины
элемента проводника к точке, в которой
определяется магнитная индукция.
Магнитная индукция В связана с напряженностью Н
магнитного поля соотношением
B = m0 m H
К самостоятельному решению задач. Магнитное поле.
Вектор магнитной индукции в центре кругового витка с
током перпендикулярен плоскости витка (правило
буравчика), а его величина равна:
B
I
,
20
R
где R – радиус кривизны витка.
Величина напряженности поля, создаваемого бесконечно
длинным прямым проводником с током вне провода:
H
,
1
2
I
r
где r – расстояние от оси провода.
Магнитная индукция поля внутри тороида и бесконечно
длинного соленоида
B = 0 In,
где n – число витков, приходящихся на единицу длины
соленоида.
К самостоятельному решению задач. Магнитное поле.
Примеры решения задач
Пример 1. По двум кольцевым проводникам, имеющим общий центр, текут в одном направлении токи 5
А и 8 А. Радиусы кольцевых проводников 7 и 9 см. Угол между плоскостями кольцевых проводников 60.
Определить напряженность магнитного поля в общем центре колец.
Дано:
I1 = 3 A; R1 = 5 см;
I2 = 8 А; R2 = 10 см;
j = 60o
H рез = ?
Решение
Согласно принципу суперпозиции
В рез = В1 + В2
Здесь В1 = mm0I1/2R1 и В2 = mm0I2/2 R2 величины векторов индукции В1 и В2 магнитных полей в
центре колец.
Поскольку В = mm0Н, можно перейти к суперпозиции векторов напряженности магнитных полей:
Н рез = Н1 + Н2 , где
H1 = I1/2R1; H2 = I2/2R2
Векторы Н1 и Н2 в центрах соответствующих колец направлены перпендикулярно их плоскостям и,
следовательно, составляют между собой угол 60о. Векторное сложение по теореме косинусов дает
H рез = (H1
Подставив (1) в (2), а затем подставив численные данные, произведем вычисления и получим
Ответ: Н рез = 69,54 А/м.
2 +2H1H2 cos j)1/2
(1)
2 + H2
(2)
К самостоятельному решению задач. Магнитное поле.
Пример 2. Внутри длинного соленоида перпендикулярно его оси
расположен прямой проводник с током 8 А длиной 5 см. Какая сила
действует на проводник, если соленоид имеет 20 витков на 1 см и по его
обмотке течет ток 6 А?
Дано:
Iпр =8 A; l =5 см;
I с =6 A;
n =20 см-1= 2000 м-1
FA = ?
Решение
Для определения величины силы, действующей на провод, воспользуемся
законом Ампера:
FA= I l B sina
(1)
Внутри соленоида создается магнитное поле с индукцией В, направленное
по оси; при этом, согласно условию задачи вектор элемента тока Il
перпендикулярен оси и , следовательно В. Величину магнитной индукции
В определим с помощью теоремы о циркуляции или по готовой формуле:
B = 0 In. (2)
Для воздуха =1. Подставив (2) в (1), получаем:
FA= Iпр l0 Iс n =8× 5 ×10-2 ×2 ×103 ×6 ×4p 10-7 =6,03 ×10-3 (Н).
Ответ: FA = 6,03 мН.
Материалы на данной страницы взяты из открытых истончиков либо размещены пользователем в соответствии с договором-офертой сайта. Вы можете сообщить о нарушении.