1-й семестр

ЭЛЕКТРОДИНАМИКА

3. Электромагнитное поле

УРОК 4/31

Тема. Решение задач

Цель урока: обобщить и закрепить знания учащихся при решении задач на движение заряженных частиц в магнитном поле действие магнитного поля на проводник с током.

Тип урока: урок закрепления знаний.

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Усвоению и закреплению знаний на поведение заряженных движущихся частиц и проводника с током в магнитном поле способствует подбор качественных и расчетных задач. В зависимости от уровня подготовки класса учитель должен подобрать такие задачи, чтобы ученикам было интересно работать на уроке. Ниже приводим ориентировочный перечень задач, из которых учитель может выбрать необходимые для данного урока.

Качественные задачи

1. Почему сила Лоренца меняет направление скорости частицы, но не меняет ее модуль?

2. В трубке, заполненной газом, движутся электроны. Какой будет траектория движения электронов, если трубку поместить в однородное магнитное поле перпендикулярно к его индукции?

3. Или может сила Ампера уравновесить силу тяжести, действующую на проводник, если он размещен: а) вертикально; б) горизонтально?

Расчетные задачи

1. В однородном магнитном поле, индукция которого 2 Тл и направлена под углом 30° к вертикали, вертикально вверх движется прямой проводник массой 2 кг, через который протекает ток силой 4 А. Через 3 с после начала движения проводник имеет скорость 10 м/с. Определите длину проводника.

2. В вертикальном однородном магнитном поле индукцией 0,5 Тл на двух тонких проводах горизонтально подвешен проводник длиной 20 см и массой 20 г. На какой угол β от вертикали отклонится проводник, если сила тока в нем равна 2 А?

Решения. На проводник действуют три силы: сила тяжести, сила натяжения проводов и сила Ампера, направление которой определим по правилу левой руки (см. рисунок).

Запишем второй закон Ньютона в векторной форме и в проекциях на оси координат:

Разделив первое уравнение системы на второе, получаем:

Согласно закону Ампера FA = BIlsin, где sin = 1, так как = 90° (горизонтальный проводник, а вектор магнитной индукции вертикальный). Окончательно имеем:

Определим значение искомой величины:

Ответ: проводник отклоняется от вертикали на угол 45°.

3. Электрон влетает в однородное магнитное поле со скоростью под углом к направлению поля. Магнитная индукция поля B. По какой траектории будет двигаться электрон?

Ответ: по винтовой линии радиусом и шагом

4. На горизонтальных рельсах, которые находятся в вертикальном однородном магнитном поле, лежит стальной брусок, перпендикулярный к рельсам. Расстояние между рельсами 15 см. Масса бруска 300 г, коэффициент трения между бруском и рельсами 0,2. Чтобы брусок сдвинулся с места, через него необходимо пропустить ток силой 40 А. Какова индукция магнитного поля?

Домашнее задание

1. Подр-1: §§ 19, 20; подр-2: § 10.

2. Сб.:

Рів1 № 7.1; 7.3; 7.9; 7.12.

Рів2 № 7.40; 7.42; 7.43; 7.44.

Рів3 № 7.58, 7.59; 7.60; 7.61.

3. Д: подготовиться к самостоятельной работе № 5.

ЗАДАНИЯ ИЗ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ № 5 «МАГНИТНОЕ ПОЛЕ. МАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ. СИЛА ЛОРЕНЦА И СИЛА АМПЕРА»

Задание 1 (1,5 балла)

Магнитное поле может создавать...:

А любое тело.

Бы неподвижная отрицательно заряженная частица.

В проводник с током.

Г неподвижная положительно заряженная частица.

Задание 2 (2,5 балла)

Провод с током AB расположен между полюсами магнита (см. рисунок).

А На проводник с током в магнитном поле действует сила Лоренца.

Если бы ток направленный от точки A до точки B, на провод действует со стороны магнитного поля сила, направленная вниз.

В Линии магнитного поля направлены сверху вниз.

Г Если поменять местами полюса магнита, направление силы, действующей на провод, останется таким же.

Задание 3 (3 балла)

Задача 3 имеет целью установить соответствие (логическую пару). К каждой строке, обозначенного буквой, подберите формулу, обозначенную цифрой.

А Модуль силы Ампера.

Бы Модуль силы Лоренца.

Модуль магнитной индукции.

Г Момент сил, действующих на рамку с током в магнитном поле.

Задание 4 (5 баллов)

Какова индукция магнитного поля, в котором на проводник с током в 25 А действует сила 0,05 Н? Длина активной части проводника 5 см. Направление линий магнитного поля и направление тока взаимно перпендикулярны.