Закон Ампера и сила Лоренца

Цель: научиться применять закон Ампера и формулу силы Лоренца при решении задач.

Место проведения: учебная аудитория.

Средства обучения:

- методические рекомендации к практической работе № 12.

Виды самостоятельной работы:

Решение тренировочных заданий.

Краткая теория

Закон Ампера устанавливает, что на проводник с током, помещенный в однородное магнитное поле, индукция которого В, действует сила, пропорциональная силе тока и индукции магнитного поля:

.

Сила Ампера направлена перпендикулярно плоскости, в которой лежат векторы dl и B. Для определения направления силы, действующей на проводник с током, помещенный в магнитное поле, применяется правило левой руки.

Силу, действующую на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля, называют силой Лоренца.

,

где Q – модуль заряда, v – скорость движения заряженной частицы, α – угол между вектором скоростью и вектором магнитной индукции.

Задания для аудиторной работы

1. 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 индукции магнитного поля.

2. Под каким углом к линиям индукции однородного магнитного поля должен быть расположен проводник длиной 0,4 м, чтобы поле индукцией 0,8 Тл действовало на проводник силой 1,6 Н, если по нему проходит ток 5 А?

3. Какая сила действует на электрон, движущийся со скоростью 20 Мм/с в магнитном поле индукцией 0,4 Тл под углом 45°?

Самостоятельная работа

Вариант 1

1. Куда будет направлена сила, действующая на проводник с током, находящийся в магнитном поле?

 

 

I

I

А)

 

 

Б)

 

2. Прямолинейный проводник длиной Δ l = 0,1 м, по которому течет ток I = 3 А, находится в однородном магнитном поле с индукцией B = 4 Тл и расположен под углом 60° к вектору B. Чему равна сила, действующая на проводник со стороны магнитного поля?

3. В однородное магнитное поле индукцией 10 мТл перпендикулярно линиям индукции влетает электрон с кинетической энергией 48· Дж. Каков радиус кривизны траектории движения электрона в поле?

4. Какая сила действует на протон, движущийся со скоростью 10 Мм/с в магнитном поле индукцией 0,2 Тл под углом 30°?

Вариант 2

1. Куда будет направлена сила, действующая на проводник с током, находящийся в магнитном поле?

I

Б)

I

А)

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

3. В направлении, перпендикулярном линиям индукции, влетает в магнитное поле электрон со скоростью 10 Мм/с. Найти индукцию поля, если электрон описал в поле окружность радиусом 1 см.

4. Какая сила действует на электрон, движущийся со скоростью 5 Мм/с в магнитном поле индукцией 4 Тл под углом 45°?

Контрольные вопросы

1. Сформулируйте закон Ампера.

2. Как определить направление силы Ампера? Силы Лоренца?

3. Запишите формулу силы Лоренца.

Практическая работа № 13

Решение задач по теме «Закон электромагнитной индукции.

Самоиндукция»

Цель: научиться применять закон электромагнитной индукции, формулу магнитного потока при решении задач.

Место проведения: учебная аудитория.

Средства обучения:

- методические рекомендации к практической работе № 13.

Виды самостоятельной работы:

Решение тренировочных заданий.

Краткая теория

Электромагнитная индукция – это явление образования электродвижущей силы в проводнике, который помещен в изменяющееся магнитное поле. Кроме того, электромагнитная индукция может возникать при движении проводника относительно постоянного магнитного поля.

Закон Фарадея электромагнитной индукции выражается следующей формулой:

,

где Е- это электродвижущая сила, действующая вдоль произвольно выбранного контура;

ΔФ - магнитный поток, проходящий через поверхность, ограниченную этим контуром.

Согласно правилу Ленца в формуле стоит знак «-» (минус). Правило Ленца гласит: индукционный ток, возникающий в замкнутом проводящем контуре, имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле противодействует тому изменению магнитного потока, которым был вызван данный ток.

Закон Фарадея для катушки, помещенной в переменное магнитное поле, выглядит немного иначе:

,

где Е - электродвижущая сила;

N - число витков;

ΔФ - магнитный поток через один виток.