Конспект "Электромагнитное поле" с подборкой задач для самостоятельного решения (физика 10-11 классы).

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ. 1 Простейшие проявления электромагнитного поля – электрические и магнитные поля, не изменяющиеся с течением времени (статистические поля). Электростатическое поле Магнитостатическое поле создается неподвижными относительно наблюдателя  постоянными электрическими зарядами, q 1) постоянным электрическим током I, (опыт Эрстеда); 2) движущимися относительно наблюдателя  электрическими зарядами, q обнаруживается по действию на электрические заряды (как покоящиеся,  так и движущиеся) 1) на движущиеся электрические заряды;                   2) на электрические токи                               одноименно заряженные тела отталкивают­ ся, разноименно заряженные тела притяги­ ваются. параллельные токи одного направления  притягиваются, противоположного направления –  отталкиваются. ОПЫТЫ    F   сила взаимодействия F = f ( q1 , q2 ,  r , среда    ) Закон Кулона                                                      kF  q 2 2 q 1   r F = f ( I1 ,I2 , , r, среда )  Закон Ампера  kF  II 21 r  kF   II 21 r    или       Значение и физический смысл коэффициента пропорциональности Значение коэффициента находят экспериментальным путем. k 2   rF q q  1                                                   2  2 k = 9109  Н м 2 Кл k k  rF  II 21 Н    2 10 7 2 А 2 Физический смысл коэффициента пропорциональности Коэффициент пропорциональности показывает, чему равна левая часть, если в правой все величины взять равными единице.             k показывает, чему равна сила взаимодейст­ вия двух точечных зарядов по 1 Кл на рассто­ янии 1 м в вакууме           k показывает, чему равна сила взаимодей­ ствия двух проводников длиной 1 м на рас­ стоянии 1 м в вакууме если сила тока в них  по 1 амперу            Рационализированная форма записи коэффициента пропорциональности                               k  1 4                                                                0k  2 0  ­ магнитная постоянная H  0 2 A 10 4 7                               Закон Ампера  II 21 r   0  2    0  2  II 21 r F F  Интересно, что  0 0 1 2 с с = 3108 м с  ­ скорость света в вакууме.                                   Рационализированная форма записи законов 0  0 ­ электрическая постоянная 2                0 1  л 4   8 85 10 ,  12 Кл  H м 2 Закон Кулона F   1  4 0 q 1   q 2 2  r  ­диэлектрическая проницаемость         ­магнитная проницаемость среды. Проницаемость среды среды. Сила взаимодействия электрических заря­ дов в диэлектриках уменьшается в   раз     по сравнению с их взаимодействием в  вакууме. Сила взаимодействия параллельных токов в среде  может, как увеличиваться, так и уменьшаться в   раз. Определение 3 F 0 F E 0 E                        Для вакуума и воздуха  1, В диэлектриках сила взаимодействия  зарядов всегда уменьшается, поэтому в  диэлектрике   всегда  1.                              F 0 B B 0                      F Для вакуума и воздуха   1. В средах   может быть больше и меньше единицы. Если:           1  парамагнетики,    1  диамагнетики,     1  ферремагнетики. Закон сохранения электрического заряда:  в замкнутой изолированной системе алгеб­ раическая сумма зарядов не изменяется   q1 + q2 +  + qn = const 1.  Найдите силу взаимодействия  между положительным и отрицательным точечными зарядами 1 мкКл, находящимися на расстоянии 10 см. Задачи для самостоятельного решения: 2.  С   какой   силой   взаимодействуют   два   точечных   заряда   10   нКл   и   15   нКл   ,   находящиеся   на расстоянии 5 см друг от друга. 3.  На   каком   расстоянии   находятся   друг   от   друга   точечные   заряды   2   нКл   и   5   нКл,   если   они взаимодействуют друг с другом с силой 9 мН? 4.  Два точечных одинаковых заряда взаимодействуют друг с другом с силой 0,4 мН, находясь на расстоянии 5 см друг от друга. Чему равен каждый заряд? 5.  Найдите силу взаимодействия двух точечных зарядов 1 нКл и 4 нКл в пустоте и керосине, если расстояние между ними 2 см? 6.  Два   одинаковых   шарика,   заряженные   один   отрицательным   зарядом  1,5   мкКл,   другой положительным 25 мкКл, приводят в соприкосновение и вновь раздвигают на расстояние 5 см. Определите заряд каждого шарика после соприкосновения и силу взаимодействия? 7.  Два параллельных  проводника  длиной   2,8 м  каждый  находятся на  расстоянии  12  см один  от другого и притягиваются друг к другу с силой 3,4 мН. Сила тока в одном из них 58 А. Определить силу тока в другом проводнике. Как направлены в проводниках электрические токи? Ответ: 12, 6А. Направление тока в проводниках одинаково. 8.  Два   параллельных   проводника   с   протекающими   по   ним   одинаковыми   токами   находятся   на расстоянии 8,7 см друг от друга и притягиваются с силой 2,510­2  Н. Определить силу тока в проводниках, если длина каждого из них равна 320 см. Ответ: 58 А 9.  Два параллельных длинных проводника расположены на расстоянии 4,0 см друг от друга. Сила тока в одном из них равна 25 А, а в другом составляет 5,0 А. Найти длину участка проводника, на который действует сила 1,2 мН? Ответ: 1,9 м 10.  В каждом из двух параллельных проводников сила тока 100 А. Каково расстояние между проводниками, если при их взаимодействии на отрезок проводника длиной 75 см действует сила 50 мН? Ответ: 3,010­ 2 м