Презентация по физике на тему Решение задач по теме Магнетизм

Решение задач по теме «Магнетизм» Составила Хренова Ольга Юрьевна, учитель физики СОШ № 5 г.Павлодара

Магнитное поле- это особая форма материи, которая возникает вокруг любой заряженной движущейся частицы. Электрический ток- это упорядоченное движение заряженных частиц Вокруг любого проводника, по которому течет электрический ток, возникает магнитное поле. Характеристики магнитного поля: Вектор магнитной индукции Модуль данного вектора Направление вектора: от северного полюса постоянного магнита к южному полюсу, по правилу буравчика. Напряженность магнитного поля ( Магнитная проницаемость среды ) Магнитный поток (α- угол между вектором магнитной индукции и нормалью к плоскости, в которой лежит проводящий контур)

Благодаря этой рекламе сайт может продолжать свое существование, спасибо за просмотр.

Магнитное поле с некоторой силой действует на проводники с током и на движущиеся заряженные частицы: Сила Ампера Сила Лоренца Направления обеих сил определяются по правилу левой руки. Если частица влетает в магнитное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции, то начинает двигаться по окружности. При этом или

На рисунке изображены магнитные полюсы Решение: По определению- вектор магнитной индукции направлен от южного к северному полюсу магнитной стрелки, свободно ориентированной в магнитном поле, а значит от северного к южному полюсу постоянного магнита. В нашем случае: 1- южный полюс, 2- северный полюс.

В однородном магнитном поле неподвижно висит проводник с током. Если по нему течет ток указанного направления, то вектор магнитной индукции верно направлен на рисунке. Решение: По правилу буравчика или правой руки- рисунок 4

На рисунках 1-4 показаны прямолинейные параллельные проводники. Проводники притягиваются Решение: По правилу левой руки можно определить действие магнитных полей , созданных каждым проводником . оказывается, что за счет действия этих сил проводники, по которым идут токи одного направления, притягиваются, проводники, по которым идут токи противоположных направлений отталкиваются. Значит, на рисунке 1

Если силы взаимодействия направлены так, как показано на рисунке, то A) тока в проводниках нет. B) токи идут по противоположным направлениям. C) токи по первому и второму проводникам идут вниз. D) токи по первому и второму проводникам идут вверх. E) нет тока в одном из проводников.

Решение: В данной задаче по правилу левой руки перпендикулярная относительно провода составляющая вектора магнитной индукции входит в ладонь, 4 пальца направлены по току, отогнутый на 90 градусов большой палец покажет направление силы Ампера. Сила направлена к нам ( рисунок 1)

Длинная катушка в виде пружины очень малой жесткости находится на гладком столе. Если по катушке пропустить электрический ток, то… Решение: Витки катушки представляют собой токи одного направления, а мы знаем, что проводники, по которым текут токи одного направления, притягиваются. Значит пружина сожмется

На рисунке изображены две силовые линии магнитного поля длинного проводника с током, расположенного перпендикулярно плоскости рисунка. Вектор индукции магнитного поля направлен вправо и имеет наибольшую величину в точке Т.к.силовая линия- это линия ,касательные к которой в каждой точке совпадают с векторами магнитной индукции, то в нашем случае вправо они будут направлены в точках Си D. Для прямого тока поэтому, чем ближе от провода находится точка, тем больше модуль вектора магнитной индукции. , Решение: По правилу буравчика: если поступательное движение буравчика совпадает с направлением тока ( «к нам»), то вращательное движение покажет направление сидовых линий ( против часовой стрелки). Ответ: вектор магнитной индукции направлен вправо и имеет наибольшую величину в точке D.

На рисунках прямолинейный проводник с током, расположенный в плоскости,перпендикулярной плоскостичертежа, подвергается действию магнитного поля постоянных магнитов. В каком из указанных случаев направление силы Ампера указано неправильно? -ток направлен к нам, - ток направлен от нас). ( Решение: вектор магнитной индукции направлен от северного к южному полюсу постоянного магнита. Используя правило левой руки для каждого рисунка, находим, что верными являются рисунки 1, 2, 4 . Неправильным является рисунок 3

По контуру, изображенному на рисунке, проходит постоянный ток. Вектор магнитной индукции в точке А направлен Решение: Направление вектора в точке А определяем по правилу правой руки или буравчика. Ток в проводнике направлен от «+» к «-» Большой палец правой руки направить по току, тогда 4 пальца заворачиваются по направлению силовых линий. Вектор магнитной индукции в каждой точке силовой линии направлен по касательной, значит, к нам

На рисунке показаны направления движения трех электронов в магнитном поле. Сила Лоренца не действует Решение: Воспользуемся знанием формулы силы Лоренца Если синус угла равен 0, то и сила равна 0, т.е. электрон движется параллельно силовым линиям магнитного поля. В данной задаче это третий электрон

Металлический стержень АВ будет Решение: На проводник со стороны магнитного поля действует сила, поэтому он будет двигаться. Узнаем направление его движения. За направление тока принимается направление движения положительных зарядов: значит от «+» к «-». В нашем случае от В к А. Вектор магнитной индукции направлен от северного полюса к южному полюсу постоянного магнита, значит, вверх. По правилу левой руки: ладонь располагаем так, чтобы вектор магнитной индукции входил в нее, четыре пальца направлены от В к А, тогда отогнутый на 90о большой палец покажет направление силы Ампера. В данном случае- это направление влево. Ответ: двигаться влево

По двум параллельным бесконечно длинным прямым проводникам С и Е текут одинаковые по величине и направленные от нас токи. Если АС=СD=DЕ=ЕF=FG, то индукция результирующего магнитного поля равна нулю Решение: По принципу суперпозиции магнитных полей ( т.к.поле создано двумя проводниками) Чтобы результирующее поле было равно нулю, векторы должны быть направлены в противоположные стороны. По правилу буравчика или правой руки находим, что это будет наблюдаться в точке D (т.к.силовые линии в обоих случаях направлены по часовой стрелке, то в точке D от первого проводника вектор направлен вверх, а от второго- вниз )

Если протон движется «к нам» перпендикулярно плоскости рисунка, то сила, действующая на протон, пролетающий между полюсами магнита, направлена Решение: На заряженную частицу действует магнитное поле. Применим правило «левой руки». В нашем случае вектор магнитной индукции направлен вправо ( от северного к южному полюсу постоянного магнита). Протон- положительно заряженная частица. Левую руку располагаем так, что вектор магнитной индукции входит в ладонь, четыре пальца направлены по движению положительно заряженной частицы( т.е.к нам), тогда отогнутый на 90о большой палец показывает направление силы Лоренца. В данной задаче сила направлена вверх.

Направление силы, действующей на электрон со сторонымагнитного поля, правильно указано на рисунке Решение: Вновь используем правило левой руки. Вектор магнитной индукции направлен вверх. Ладонь располагаем так, чтобы вектор входил в ладонь. Четыре пальца направлены по движению положительного заряда. Электрон- отрицательная частица, поэтому 4 пальца располагаем в сторону, противоположную его движению , т.е.противоположно вектору скорости, тогда отогнутый на 90о большой палец покажет направление силы Лоренца. Значит, верный ответ на рисунке 3.

На проводник длинной 30 см, помещенный в магнитное поле с индукцией 20 мТл, при силе тока 3А поле действует с силой 9мН. Угол между направлением тока и вектором магнитной индукции равен… Решение: На проводник с током действует сила Ампера со стороны магнитного поля Тогда

Прямолинейный проводник с током находится в магнитном поле. На проводник действует сила F. Если проводник переместить из вакуума в среду с магнитной проницаемостью 0,99 , то на проводник будет действовать сила Решение: В магнитном поле на проводник действует сила Ампера ,которая прямопропорционально зависит от модуля вектора магнитной индукции, связанного с магнитной проницаемостью среды Тогда Значит,

Перемещая проводник, по которому течет ток 10А, на расстояние 25см, сила Ампера совершает работу 0,38 Дж. Индукция магнитного поля 1,5Тл, угол между направлением тока и вектором магнитной индукции 30о, значит, длина проводника равна (sin 30о=0,5) Решение: Работа определяется соотношением Направления перемещения и действия силы совпадают, поэтому Сила, перемещающая проводник- сила Ампера Значит,

Проводник длинной 50см и массой 20г, подвешенный на двух тонких нитях, помещен в магнитное поле с индукцией 0.4Тл, направленной горизонтально. Натяжение нитей исчезнет при силе тока, равной… Решение: На проводник действуют несколько сил: сила тяжести, сила Ампера, силы натяжения нитей. Т.к.натяжение нитей исчезает, то сила Ампера становится равной силе тяжести

Проводник длиной l и массой m, подвешенный горизонтально на двух тонких нитях, находится в магнитном поле с индукцией, направленной вертикально вниз. При пропускании по проводнику тока I, нити отклонились на угол φ. Индукция магнитного поля равна… Решение: Проводник находится в состоянии покоя, значит Найдем проекции на оси координат На Ох: На Оу: Выражаем модуль силы натяжения из проекции на ось Оу, подставляем в формулу проекции на ось Ох и выражаем модуль вектора магнитной индукции. С другой стороны, по определению Тогда

Если вектор скорости заряда перпендикулярен вектору индукции магнитного поля, то при увеличении скорости заряда в 2 раза и увеличении индукции магнитного поля в 2 раза, сила, действующая на электрический заряд со стороны магнитного поля Решение : На заряженную частицу действует сила Лоренца По условию задачи заряд влетает перпендикулярно, значит, α= 90о, тогда Т.е.сила увеличится в 4 раза.

При увеличении в 2 раза скорости частицы и уменьшении в 2 раза индукции магнитного поля, радиус кривизны траектории движения заряженной частицы в масс-спектрографе Решение: Радиус увеличивается в 4 раза

Радиус траектории движения заряженной частицы в циклотроне при увеличении ее энергии в 4 раза Решение: Энергия движущейся частицы- это кинетическая энергия Изменение энергии происходит за счет изменения скорости Тогда Радиус увеличивается в 2 раза

Заряженная частица движется перпендикулярно силовым линиям однородного магнитного поля со скоростью υ. Если скорость увеличить в 2 раза, то период обращения частицы Решение: При движении по окружности Для заряженной частицы, движущейся в магнитном поле Т.е.при прочих равных условиях, если увеличивается скорость в 2 раза, то увеличивается и радиус окружности, по которой происходит движение, в 2 раза. Поэтому Период не изменится.

Протон и α- частица влетают в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям индукции. Если у них одинаковые скорости, то отношение радиусов траектории движения частиц Rα/Rр равно ( mα=4mр, qα=2qр ) Решение: Так как частицы влетают в магнитное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции, то они начинают двигаться по окружностям и для них выполняется соотношение Значит, Тогда

Электрон влетает в магнитное поле с индукцией 28,2 мТл, со скоростью 107м/с. Радиус окружности, по которой он начинает вращаться, равен… Решение: Движется по окружности, значит, Аналогичные задания 1. Протон, влетевший в магнитное поле с индукцией 10.4 мТл, движется по окружности радиусом 10см. Скорость, с которой протон влетает в магнитное поле, равна… 2. α – частица, влетевшая в магнитное поле со скоростью 106 м/с, движется по траектории с радиусом кривизны 1.038м. Индукция магнитного поля равна… 3. Электрон вращается в магнитное поле с индукцией 2мТл. Период обращения электрона равен… 4. Протон движется в магнитном поле с индукцией 0.5Тл. Частота обращения протона равна… ( частота и период взаимнообратны)

Если вектор индукции магнитного поля В образует угол α с плоскостью рамки, то магнитный поток через площадь S плоского витка равен… Решение: По определению , где β- угол между вектором магнитной индукции и нормалью к плоскости, в которой лежит проводящий контур. Тогда β=90о- α Значит, Ответ:

Вектор магнитной индукции величиной 0,5Тл составляет угол 60o к нормали, проведенной к плоскости контура площадью 25 см2. Магнитный поток, пронизывающий контур, равен… Решение: Магнитный поток Тогда, Подобные задания 1. Магнитное поле с индукцией 5Тл, направленной под углом 60о к нормали, проведенной к плоскости контура, создает магнитный поток 40мВб, пронизывающий этот контур. Площадь поверхности контура равна… 2. Магнитное поле с индукцией 0.5Тл, пронизывающий контур площадью 400см2, создает магнитный поток 0.01Вб. Угол между вектором магнитной индукции и поверхностью контура равен… (обратить внимание на то, какой угол надо найти)

В однородном магнитном поле на замкнутый проводящий контур с током 2А действует момент сил 0,03 Н·м. Площадь контура 50 см2. Если нормаль к контуру перпендикулярна к линиям индукции, то модуль вектора магнитной индукции равен Решение: Максимальный момент амперовых сил: , значит

Магнитный поток 2.10-3 Вб пересекает катушку. Если число витков в катушке 120, а сила тока в ней 7 А, то энергия магнитного поля катушки Решение: Энергия магнитного поля Мы знаем, что магнитный поток, пронизывающий катушку, может быть выражен через индуктивность катушки тогда энергия магнитного поля подставляем значения и находим ответ

Контур с током в форме прямоугольного треугольника, катеты которого равны а = 8см и b = 6см, расположен в магнитном поле с индукцией В = 0,02 Тл. Гипотенуза треугольника перпендикулярна к линиям индукции поля, которые лежат в плоскости треугольника. Если сила, действующая со стороны поля на гипотенузу, равна F = 4.10-3 Н, то в контуре течет ток Решение: на проводник с током действует сила Ампера Гипотенуза треугольника перпендикулярна к линиям индукции поля, значит тогда Длину гипотенузы найдем из прямоугольного треугольника по теореме Пифагора Находим силу тока