Что является источником магнитного поля? Варианты: Только постоянные магниты; Движущиеся заряды (электрический ток); Любые неподвижные заряды; Нагретые тела.

Движущиеся заряды (электрический ток)

Чем отличаются линии магнитной индукции от линий электростатического поля? Варианты: Они начинаются на зарядах; Они замкнуты — магнитное поле вихревое; Они всегда прямолинейны; Они пересекаются.

Они замкнуты — магнитное поле вихревое

При каком угле между проводником и линиями индукции сила Ампера равна нулю? Варианты: При α = 0° (проводник вдоль линий поля); При α = 45°; При α = 90°; Сила Ампера никогда не равна нулю.

При α = 0° (проводник вдоль линий поля)

Как формулируется правило левой руки для силы Ампера? Варианты: Правило применяют только к магнитам; Большой палец направляют по току; Линии индукции выходят из ладони, пальцы — против тока; Линии индукции входят в ладонь, четыре пальца — по току, большой палец показывает силу.

Линии индукции входят в ладонь, четыре пальца — по току, большой палец показывает силу

Тема 4 · Физика

Магнитное поле. Сила Ампера и сила Лоренца

Индукция поля, правило левой руки, движение заряда по окружности, период обращения. 100 заданий на отработку.

Родителю: как помочь с темой «Магнитное поле. Сила Ампера и сила Лоренца»

В теме 11 подтем: Сила Ампера, Сила Ампера под углом, Сила Ампера: обратная задача, Направление силы Ампера, Сила Лоренца, Направление силы Лоренца, Радиус траектории в магнитном поле, Движение заряда: обратная задача и ещё 3.

Попросите ребёнка открыть теорию и за 2–3 минуты своими словами рассказать вам главное.
Затем 10 заданий во вкладке «Практика»: смотрите не на скорость, а на точность — и на то, где понадобилась подсказка.
Ошибки не решайте за него: разберите пошаговое решение вместе и вернитесь к ним через день-два.

Кабинет родителя: что проходят, проверочные, результат ребёнка по ссылке →

Сила Ампера и сила Лоренца — интерактивная модельповерните левую руку на экране и проверьте, куда толкнёт проводникОткрыть →Масс-спектрометр и циклотрон — интерактивная модельзапустите ионы неона и найдите по точке на детекторе их массуОткрыть →Взаимодействие параллельных токов — интерактивная модельперетащите провода и посмотрите, как меняются поле и силаОткрыть →

Решено

Правильно

Точность

Простыми словами

Рядом с проводом, по которому идёт ток, стрелка компаса поворачивается. Значит, вокруг тока есть магнитное поле. Оно создаётся движущимися зарядами и действует тоже только на движущиеся заряды.

B = \frac{F _{m a x}}{I l}

B

— магнитная индукция, Тл;

F_{m a x}

— наибольшая сила, действующая на проводник с током, Н;

I

— сила тока, А;

l

— длина проводника, м

Линии магнитной индукции замкнуты (поле вихревое). Вокруг прямого тока они — концентрические окружности; направление задаёт правило буравчика: буравчик ввинчивается по току — ручка вращается по линиям поля.

Сила Ампера

F_{A} = B I l sin α

сила, действующая на проводник с током;

α

— угол между проводником (током) и

\overset{www.reknow.ru}{B}

Проводник вдоль поля ( $α = 0$ ) — сила равна нулю; максимум при $α = 9 0^{\circ}$ .

$B = 2 Тл$ , $I = 5 А$ , $l = 0, 4 м$ , $⊥$ : $F = 2 \cdot 5 \cdot 0, 4 = 4 Н$ .
$B = 2$ , $I = 20$ , $l = 0, 4$ , $α = 3 0^{\circ}$ : $F = 16 \cdot 0, 5 = 8 Н$ .
$F = 0, 48 Н$ , $B = 0, 4 Тл$ , $I = 3 А$ : $l = \frac{0 , 48}{0 , 4 \cdot 3} = 0, 4 м$ .

Линии индукции входят в ладонь, четыре пальца — по току, отогнутый на $9 0^{\circ}$ большой палец показывает силу Ампера.

Сила Лоренца

F_{Л} = ∣ q ∣ v B sin α

сила, действующая на заряд

q

(Кл), движущийся со скоростью

v

(м/с);

α

— угол между

\overset{v}{www.reknow.ru}

\overset{www.reknow.ru}{B}

$∣ q ∣ = 2 мкКл$ , $v = 100 м / с$ , $B = 0, 4 Тл$ , $9 0^{\circ}$ : $F = 2 \cdot 1 0^{- 6} \cdot 100 \cdot 0, 4 = 8 \cdot 1 0^{- 5} Н = 80 мкН$ .

Направление — по правилу левой руки (четыре пальца — по скорости положительного заряда). Для отрицательного заряда сила направлена в противоположную сторону.

Сила Лоренца перпендикулярна скорости и сообщает частице центростремительное ускорение

Сила Лоренца перпендикулярна скорости: она не совершает работы и не меняет модуль скорости, а только поворачивает её.

Движение частицы по окружности

При $\overset{v}{www.reknow.ru} ⊥ \overset{www.reknow.ru}{B}$ : $∣ q ∣ v B = \frac{m v ^{2}}{r}$ , откуда

r = \frac{m v}{∣ q ∣ B} T = \frac{2 πm}{∣ q ∣ B}

r

— радиус траектории, м;

T

— период обращения, с;

m

— масса частицы, кг; часто дают удельный заряд

\frac{q}{m}

, Кл/кг

$\frac{q}{m} = 2 \cdot 1 0^{7}$ , $v = 2 \cdot 1 0^{6} м / с$ , $B = 0, 2 Тл$ : $r = \frac{2 \cdot 1 0 ^{6}}{2 \cdot 1 0 ^{7} \cdot 0 , 2} = 0, 5 м = 50 см$ .
Обратно: $v = 1 0^{6}$ , $r = 0, 2 м$ : $B = \frac{v}{( q / m ) r} = \frac{1 0 ^{6}}{2 \cdot 1 0 ^{7} \cdot 0 , 2} = 0, 25 Тл$ .
$\frac{q}{m} = 1 0^{7}$ , $B = 0, 25 Тл$ : $T = \frac{6 , 28}{1 0 ^{7} \cdot 0 , 25} = 2, 512 \cdot 1 0^{- 6} с = 2512 нс$ .

Период обращения не зависит от скорости — на этом основан циклотрон.

Магнитный поток

Φ = BS cos α

Φ

— поток, Вб;

S

— площадь контура, м²;

α

— угол между

\overset{www.reknow.ru}{B}

и нормалью к плоскости контура

Угол — с нормалью, а не с плоскостью. Поле перпендикулярно рамке: $Φ = BS$ ; поле лежит в плоскости рамки: $Φ = 0$ .

Магниты и катушки

Единица магнитной индукции — тесла (Тл).
Вне полосового магнита линии индукции идут от северного полюса N к южному S, внутри магнита — от S к N (линии замкнуты). Разрезав магнит, отдельный полюс не получить: каждая половина — магнит с двумя полюсами.
Поле внутри длинного соленоида с током однородно и направлено вдоль его оси. Усилить поле катушки при том же токе можно, увеличив число витков и введя железный сердечник.
При движении по окружности сила Лоренца играет роль центростремительной силы. Направление силы на рисунке находят по правилу левой руки, направление линий поля прямого тока — по правилу буравчика (правого винта).

Посмотреть и посчитать

Модели

Электродвигатель постоянного тока Магнитное поле тока

Серия: 0

Где это пригодится: ЕГЭ — 1 заданиеЗадания экзамена 11 класса, которые опираются на этот материал — нажмите, чтобы раскрыть список

ЕГЭ, задание 12: Магнитное поле и электромагнитная индукция1 балл · базовый уровень · 5 минутОткрыть →