Практическое занятие № 12. «Расчет силы Ампера и силы Лоренца».

Практическое занятие № 12. «Расчет силы Ампера и силы Лоренца».

Цель: закрепить знания по теме «Сила Ампера,  сила Лоренца», сформировать умения  и навыки нахождения физической величины, её выражение из формулы.

Теоретические сведения.

Модуль вектора магнитной индукции равен отношению максимального значения силы Ампера, действующей на прямой проводник с током, к силе тока I в проводнике и его длине Δl:

Закон Ампера: 

F = IBΔl sin α.

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

В Международной системе единиц СИ коэффициент пропорциональности k принято записывать в виде: k = μ₀ / 2π

где μ₀ – постоянная величина, которую называют магнитной постоянной.

μ₀ = 4π·10^–7 H/A² ≈ 1,26·10^–6 H/A²

Индукция магнитного поля каждого из прямолинейных проводников:

Сила Лоренца:

F_Л = q υ B sin α.

Если заряженная частица движется в однородном магнитном поле под действием силы Лоренца, а ее скорость  лежит в плоскости, перпендикулярной вектору  то частица будет двигаться по окружности радиуса:

Период обращения частицы в однородном магнитном поле равен:

Угловая скорость движения заряженной частицы по круговой траектории:

Контрольные вопросы:

1.                  Какая сила действует на проводник в магнитном поле?

2.                  В каких единицах измеряется сила Ампера?

3.                  По какой формуле можно определить силу Ампера?

4.                  Сформулируйте правило для определения направления силы Ампера.

5.                  Какая сила действует на частицу в магнитном поле?

6.                  По какой формуле можно определить силу Лоренца?

7.                  В каких единицах измеряется сила Лоренца?

8.                  Что сообщает частице сила Лоренца?

9.                  По какой траектории движется частица в магнитном поле?

10.              По какой формуле можно определить радиус траектории  движения частицы в магнитном поле?

11.              Сформулируйте правило для определения направления силы Лоренца.

Задание 1. Решите задачи.

1.                  Какая сила действует  на  проводник длиной 0,1 м в однородном магнитном поле с магнитной индукцией 2 Тл, если ток в проводнике 5 А, а угол между направлением тока и линиями индукции 30⁰ ?

2.                  Электрон влетает в однородное магнитное поле с индукцией 1,4 мТл в вакууме со скоростью 500 км/с перпендикулярно линиям магнитной индукции. Определите силу, действующую на электрон, радиус окружности, по которой он движется.

3.                  Определите величину силы Лоренца, действующей на протон с индукцией 80 мТл, со скорость протона  200 км/с перпендикулярно линиям магнитной индукции.

4.                  Какова  индукция магнитного поля, в котором на проводник с длиной активной части 5 см действует сила 50 мН? Сила тока в проводнике 25 А. Проводник расположен перпендикулярно вектору индукции магнитного поля.

5.                  С какой силой действует магнитное поле индукцией 10 мТл на проводник, в котором сила тока 50 А, если длина активной части проводника 0,1 м? Линии индукции магнитного поля и ток взаимно перпендикулярны.

6.                  Протон в магнитном поле индукцией 0,01 Тл описал окружность радиусом 10 см. Найти скорость протона.

7.                  Электрон движется в однородном магнитном поле индукцией 4 мТл. Найти период обращения электрона.

8.                  Определите силу тока, если магнитная индукции равна 50 мТл, сила Ампера 40 мН, длина проводника 8 см.

9.                  Определите силу Ампера, действующей с индукцией с индукцией 0,1 Тл с силой тока 20 А, если длина проводника 14 см.

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