Формула силы Лоренца

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Сила Лоренца – сила, действующая на точечную заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле.

Она равна произведению заряда, модуля скорости частицы, модуля вектора индукции магнитного поля и синуса угла между вектором магнитного поля и скоростью движения частицы.

   

Здесь – сила Лоренца, – заряд частицы, – модуль вектора индукции магнитного поля, – скорость частицы, – угол между вектором индукции магнитного поля и направления движения.

Единица измерения силы – Н (ньютон).

Сила Лоренца — векторная величина. Сила Лоренца принимает своё наибольшее значение когда векторы индукции и направления скорости частицы перпендикулярны ().

Направление силы Лоренца определяют по правилу левой руки:

Если вектор магнитной индукции входит в ладонь левой руки и четыре пальца вытянуты в сторону направления вектора движения тока, тогда отогнутый в сторону большой палец показывает направление силы Лоренца.

В однородном магнитном поле частица будет двигаться по окружности, при этом сила Лоренца будет центростремительной силой. Работа при этом не будет совершаться.

Примеры решения задач по теме «Сила Лоренца»

ПРИМЕР 1




ЗаданиеНайти силу Лоренца, действующую на частицу с зарядом 10 Кл, движущаяся со скоростью 9 м/с под углом к вектору магнитной индукции.Индукция магнитного поля равна 3 Тл.
РешениеПодставим значения в формулу:

   

ОтветСила Лоренца приблизительно равна 233,83 ньютон.

ПРИМЕР 2




ЗаданиеПод действием силы Лоренца частица массы m с зарядом q движется по окружности. Магнитное поле однородно, его напряжённость равна B. Найти центростремительное ускорение частицы.

РешениеВспомним формулу силы Лоренца:

   

Кроме того, по 2 закону Ньютона:

   

В данном случае сила Лоренца направлена к центру окружности и ускорение, ею создаваемое, направлено туда же, то есть это и есть центростремительное ускорение. Значит:

   

Осталось узнать α. Обратим внимание на рисунок. – это угол между вектором скорости и направлением вектора магнитной индукции. Нетрудно увидеть, что эти векторы перпендикулярны, т.е. .

   

Значит:

   

Ответ



Понравился сайт? Расскажи друзьям!



ru.solverbook.com

Сила Лоренца: формула, определение и направление

Наряду с силой Ампера, кулоновского взаимодействия, электромагнитными полями в физике часто встречается понятие сила Лоренца. Это явление является одним из основополагающих в электротехнике и электронике, на ряду с законом Кулона, электромагнитной индукцией Фарадея и прочими. Она воздействует на заряды, которые двигаются в магнитном поле. В этой статье мы кратко и понятно рассмотрим, что такое сила Лоренца и где она применяется.

Определение

Когда электроны движутся по проводнику – вокруг него возникает магнитное поле. В то же время, если поместить проводник в поперечное магнитное поле и двигать его – возникнет ЭДС электромагнитной индукции. Если через проводник, который находится в магнитном поле, протекает ток – на него действует сила Ампера.

Её величина зависит от протекающего тока, длины проводника, величины вектора магнитной индукции и синуса угла между линиями магнитного поля и проводником. Она вычисляются по формуле:

Рассматриваемая сила отчасти похожа на ту, что рассмотрена выше, но действует не на проводник, а на движущуюся заряженную частицу в магнитном поле. Формула имеет вид:

Важно! Сила Лоренца (Fл) действует на электрон, движущийся в магнитном поле, а на проводник – Ампера.

Из двух формул видно, что и в первом и во втором случае, чем ближе синус угла aльфа к 90 градусам, тем большее воздействие оказывает на проводник или заряд Fа или Fл соответственно.

Итак, сила Лоренца характеризует не изменение величины скорости, а то, какое происходит воздействие со стороны магнитного поля на заряженный электрон или положительный ион. При воздействии на них Fл не совершает работы. Соответственно изменяется именно направление скорости движения заряженной частицы, а не её величина.

Что касается единицы измерения силы Лоренца, как и в случае с другими силами в физике используется такая величина как Ньютон. Её составляющие:

Как направлена сила Лоренца

Чтобы определить направление силы Лоренца, как и с силой Ампера, работает правило левой руки. Это значит, чтобы понять, куда направлено значение Fл нужно раскрыть ладонь левой руки так, чтобы в руку входили линии магнитной индукции, а вытянутые четыре пальца указывали направление вектора скорости. Тогда большой палец, отогнутый под прямым углом к ладони, указывает направление силы Лоренца. На картинке ниже вы видите, как определить направление.

Внимание! Направление Лоренцового действия перпендикулярно движению частицы и линиям магнитной индукции.

При этом, если быть точнее, для положительно и отрицательно заряженных частиц имеет значение направление четырёх развернутых пальцев. Выше описанное правило левой руки сформулировано для положительной частицы. Если она заряжена отрицательно, то линии магнитной индукции должны быть направлены не в раскрытую ладонь, а в её тыльную сторону, а направление вектора Fл будет противоположным.

Теперь мы расскажем простыми словами, что даёт нам это явление и какое реальное воздействие она оказывает на заряды. Допустим, что электрон движется в плоскости, перпендикулярной направлению линий магнитной индукции. Мы уже упомянули, что Fл не воздействует на скорость, а лишь меняет направление движения частиц. Тогда сила Лоренца будет оказывать центростремительное воздействие. Это отражено на рисунке ниже.

Применение

Из всех сфер, где используется сила Лоренца, одной из масштабнейших является движение частиц в магнитном поле земли. Если рассмотреть нашу планету как большой магнит, то частицы, которые находятся около северного магнитного полюсов, совершают ускоренное движение по спирали. В результате этого происходит их столкновение с атомами из верхних слоев атмосферы, и мы видим северное сияние.

Тем не менее, есть и другие случаи, где применяется это явление. Например:

  • Электронно-лучевые трубки. В их электромагнитных отклоняющих системах. ЭЛТ применялись больше чем 50 лет подряд в различных устройствах, начиная от простейшего осциллографа до телевизоров разных форм и размеров. Любопытно, что в вопросах цветопередачи и работы с графикой некоторые до сих пор используют ЭЛТ мониторы.
  • Электрические машины – генераторы и двигатели. Хотя здесь скорее действует сила Ампера. Но эти величины можно рассматривать как смежные. Однако это сложные устройства при работе которых наблюдается воздействие многих физических явлений.
  • В ускорителях заряженных частиц для того, чтобы задавать им орбиты и направления.

Заключение

Подведем итоги и обозначим четыре основных тезиса этой статьи простым языком:

  1. Сила Лоренца действует на заряженные частицы, которые движутся в магнитном поле. Это вытекает из основной формулы.
  2. Она прямо пропорциональна скорости заряженной частицы и магнитной индукции.
  3. Не влияет на скорость частицы.
  4. Влияет на направление частицы.

Её роль достаточно велика в «электрических» сферах. Специалист не должен упускать из вида основные теоретические сведения об основополагающих физических законах. Эти знания пригодятся, как и тем, кто занимается научной работой, проектированием и просто для общего развития.

Напоследок рекомендуем просмотреть полезные видео для закрепления изученного материала:

Теперь вы знаете, что такое сила Лоренца, чему она равна и как действует на заряженные частицы. Если возникли вопросы, задавайте их в комментариях под статьей!

Материалы по теме:

samelectrik.ru

1.4. Сила Лоренца. Правило левой руки для определения направления силы Лоренца

Силу,
действующую на движущуюся заряженную
частицу со стороны магнитного поля,
называют силой
Лоренца
.
Опытным путём установлено, что сила,
действующая в магнитном поле на заряд
,
перпендикулярна векторами,
а ее модуль определяется формулой:

,

где


– угол между векторами
и.

Направление
силы Лоренца
определяется
правилом

левой руки
(рис. 6):

если
вытянутые пальцы расположить по
направлению скорости положительного
заряда, а силовые линии магнитного поля
будут входить в ладонь, то отогнутый
большой палец укажет направление силы

,
действующей на заряд со стороны магнитного
поля.

Для
отрицательного заряда направление
следует изменить на противоположное.

Рис.
6. Правило левой руки для определения
направления силы Лоренца.

1.5. Сила Ампера. Правило левой руки для определения направления силы Ампера

Экспериментально
установлено, что на проводник с током,
находящийся в магнитном поле, действует
сила, получившая название силы Ампера
(см. п. 1.3.). Направление силы Ампера (рис.
4) определяется правилом
левой руки

(см. п. 1.3).

Модуль
силы Ампера вычисляется по формуле

,

где

сила тока в проводнике,
индукция магнитного поля,
длина проводника,
угол между направлением тока и вектором.

1.6. Магнитный поток

Магнитным
потоком

сквозь
замкнутый контур называется скалярная
физическая величина, равная произведению
модуля вектора
на площадьконтура и на косинус угламежду
вектором
и
нормалью
к контуру (рис. 7):

Рис.
7. К понятию магнитного потока

Магнитный
поток наглядно можно истолковать как
величину, пропорциональную числу линий
магнитной индукции, пронизывающих
поверхность площадью
.

Единицей
магнитного потока является вебер

.

Магнитный
поток в 1 Вб создается однородным
магнитным полем с индукцией 1 Тл через
поверхность площадью 1 м2,
расположенную перпендикулярно вектору
магнитной индукции:

1
Вб =1
Тл·м2.

2. Электромагнитная индукция

2.1. Явление электромагнитной индукции

В
1831г. Фарадей обнаружил физическое
явление, получившее название явления
электромагнитной индукции (ЭМИ),
заключающееся в том, что при изменении
магнитного потока, пронизывающего
контур, в нем возникает электрический
ток
.
Полученный Фарадеем ток называется
индукционным.

Индукционный
ток можно получить, например, если
постоянный магнит вдвигать внутрь
катушки, к которой присоединен гальванометр
(рис. 8, а). Если магнит вынимать из катушки,
возникает ток противоположного
направления (рис. 8, б).

Индукционный
ток возникает и в том случае, когда
магнит неподвижен, а движется катушка
(вверх или вниз), т.е. важна лишь
относительность движения.

Но
не при всяком движении возникает
индукционный ток. При вращении магнита
вокруг его вертикальной оси тока нет,
т.к. в этом случае магнитный поток сквозь
катушку не изменяется (рис. 8, в), в то
время как в предыдущих опытах магнитный
поток меняется: в первом опыте он растет,
а во втором – уменьшается (рис. 8, а, б).

Направление
индукционного тока подчиняется правилу
Ленца
:

возникающий
в замкнутом контуре индукционный ток
всегда направлен так, чтобы создаваемое
им магнитное поле противодействовало
причине, его вызывающей.

Индукционный
ток препятствует внешнему потоку при
его увеличении и поддерживает внешний
поток при его убывании.

Рис.
8. Явление электромагнитной индукции

Ниже
на левом рисунке (рис. 9) индукция внешнего
магнитного поля
,
направленного «от нас» (+) растет
(>0),
на правом – убывает (<0).
Видно, чтоиндукционный
ток

направлен так, что его собственное
магнитное
поле препятствует изменению внешнего
магнитного потока, вызвавшего этот ток.

Рис.
9. К определению направления индукционного
тока

studfiles.net

Сила Лоренца. Движение заряженных частиц

В электрическом и магнитном полях


План решения задач

1. Решение следует начинать с рисунка, на котором необходимо показать направление силовых характеристик полей – напряженности электростатического поля и магнитной индукции . Затем, в соответствии с формулой Лоренца:

(1)

нужно показать направление электрической силы и магнитной – (это сила Лоренца ).

2. Направление сил определяем в соответствии с формулой (1): , а сила Лоренца определяется по правилу левой руки: располагая руку так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, четыре пальца направить вдоль скорости частицы , тогда отогнутый большой палец покажет направление силы . Но следует иметь в виду, что в формуле (1) заряд частицы записывается со своим знаком; следовательно, для отрицательно заряженной частицы , а сила Лоренца, определенная по правилу левой руки для положительно заряженных частиц, в случае отрицательного заряда будет направлена противоположно найденной силе.

3. На рисунке необходимо показать также траекторию движения частицы. Она обычно задана в условии задачи: 1) либо оговорена явно, например, частица движется прямолинейно, или найти силу эквивалентного кругового тока, или дан шаг винтовой линии; 2) или указана неявно. В этом втором случае задается угол между векторами скорости частицы и магнитной индукции . Этих данных достаточно, чтобы определить величину силы Лоренца, которая создает нормальное (центростремительное) ускорение частицы (см. п. 7.3).

4. Заметим, что для элементарных частиц: электрона и протона, – а также и для ионов, действующая на них сила тяжести мала по сравнению с электрической и магнитной силами. Поэтому ее опускают в уравнениях движения заряженных частиц в электрических и магнитных полях.

Задача 38.Однозарядный ион прошел ускоряющую разность потенциалов и влетел перпендикулярно линиям магнитной индукции в однородное магнитное поле с индукцией . В магнитном поле ион начал движение по окружности радиусом . Определите удельный заряд иона и его относительную атомную массу

Дано Решение

При движении заряженной частицы в электростатическом поле оно совершает работу

, (1)

ускоряя заряженную частицу – ион. Работа сил поля идет на приращение кинетической энергии иона:

(2)

Принимая, что начальная энергия иона , и объединяя формулы (1) и (2), запишем следующее равенство:

(3)

Из формулы (3) находим скорость иона:

(4)

Ион, движущийся с приобретенной в ЭСП скоростью , в магнитном поле испытывает действие силы Лоренца:

Направление вектора силы определяем по правилу левой руки (рис. 69), располагая ладонь руки в плоскости рисунка. Так как по условию задачи вектор скорости , т. е. угол между этими векторами , то и модуль силы Лоренца

(5)

Сила Лоренца, перпендикулярная скорости движения иона, сообщает частице нормальное, или центростремительное ускорение . Эта центростремительная сила направлена к центру окружности, а вектор скорости – по касательной к окружности; такая траектория показана на рисунке (см. рис. 69). Согласно второму закону Ньютона:

Запишем проекцию уравнения этого закона на нормаль к траектории, подставляя величину нормального ускорения и силу Лоренца по формуле (5):

(6)

Приравняем скорость, полученную ионом в электрическом поле, – по формуле (3) и величину скорости, соответствующую заданной окружности в магнитном поле, – по формуле (6):

.

Из последнего равенства выражаем удельный заряд иона:

(7)

Вычисляем величину удельного заряда иона по формуле (7):

.

Найдем массу иона, учитывая, что удельный заряд данного иона

; .

Вычисляем массу иона:

.

Выразим массу иона в атомных единицах массы, учитывая, что 1 а.е.м. :

.

Найденная относительная атомная масса показывает, что это ион калия

Задача 39. Электрон влетает со скоростью в однородное магнитное поле с индукцией перпендикулярно линиям магнитной индукции. Определите период обращения электрона, силу эквивалентного кругового тока и магнитный момент этого тока.

Дано Решение

Рассмотрим движение электрона в магнитном поле. На электрон действует сила Лоренца

, (1)

направление которой находим по правилу левой руки с учетом знака заряда. Направление силы, полученное по этому правилу для заряда , изменяем на противоположное, так как электрон имеет отрицательный заряд. Чтобы траектория движения электрона располагалась в плоскости рисунка, вектор магнитной индукции направим перпендикулярно этой плоскости (рис. 70 а). Показав на рисунке векторы скорости и силы Лоренца , изображаем траекторию движения электрона. При этом окружность проводим так, чтобы сила Лоренца, которая является центростремительной, была направлена к центру окружности, а скорость частицы – по касательной к траектории. Сила Лоренца сообщает электрону нормальное (центростремительное) ускорение . Запишем второй закон Ньютона в проекции на нормаль к траектории:

. (2)

Здесь – угол между векторами скорости и магнитной индукции ; по условию задачи

Период обращения электрона – время одного оборота, найдем из формулы пути для равномерного движения электрона по окружности:

(3)

Необходимое для расчета отношение радиуса окружности к скорости частицы выразим из закона динамики (2):

(4)

После подстановки выражения (4) в формулу (3) получаем расчетную формулу величины периода обращения электрона в магнитном поле:

(5)

Вычисляем величину периода обращения частицы:

.

Силу эквивалентного кругового тока, создаваемого движением электрона, найдем, используя определительную формулу величины постоянного тока: , где – заряд, перенесенный через сечение проводника за время . Для этого мысленно поместим на круговую орбиту электрона проводник и заметим, что за время, равное периоду обращения, электрон переносит свой заряд, равный При этом соответствующий ток

(6)

Вычисляем силу эквивалентного кругового тока, отметив, что его направление, показанное на рис. 70 а, – против часовой стрелки, противоположно скорости движения электрона, так как за направление тока принимают направление скорости движения положительных зарядов:

.

Магнитный момент эквивалентного кругового тока находим по определительной формуле:

, (7)

где – ток в контуре; – площадь, ограниченная контуром, – единичная нормаль к площади контура, ее направление связано с направлением тока правилом правого винта (буравчика). В нашем случае векторы и магнитный момент направлены перпендикулярно плоскости, в которой расположены траектория электрона и круговой ток (рис. 70 б).

Подставляя в формулу (7) величину тока по формуле (6) и радиус окружности, выраженный из формулы (4), получим расчетную формулу магнитного момента эквивалентного кругового тока в следующем виде:

.

Вычисляем величину магнитного момента кругового тока, созданного движением электрона в магнитном поле:

.

Задача 40.Протон со скоростью влетает в однородное магнитное поле с индукцией . Вектор скорости протона направлен под углом к линиям магнитной индукции. Определите радиус и шаг винтовой линии, по которой движется протон.

ДаноРешение

Для описания движения протона удобно представить вектор его скорости как сумму двух составляющих, одна из которых – направлена вдоль линий индукции магнитного поля , а вторая – перпендикулярна им (рис. 71). Тогда сила Лоренца, действующая на протон, запишется в следующем виде:

, (1)

так как для коллинеарных векторов величина . Следовательно, составляющая скорости , т. е. не изменяется ни по модулю, ни по направлению. С этой скоростью протон будет двигаться равномерно и прямолинейно вдоль линий магнитного поля Составляющая скорости (см. рис. 71) остается постоянной по модулю, но непрерывно изменяет свое направление под действием силы Лоренца, так как эта сила сообщает протону центростремительное ускорение.

Таким образом, протон участвует в двух движениях: равномерном и прямолинейном со скоростью параллельно линиям индукции МП и во вращательном движении в плоскости, перпендикулярной линиям магнитной индукции. В результате наложения этих двух независимых движений траекторией протона будет винтовая линия.

Для определения радиуса винтовой линии применим второй закон Ньютона в проекции на нормаль к окружности витка:

(2)

Подставляя составляющую скорости протона , выразим радиус

(3)

Вычисляем величину радиуса винтовой линии

.

Шаг винтовой линии находим по формуле пути при равномерном прямолинейном движении:

, (4)

где – период обращения (время одного оборота). Чтобы найти величину периода, запишем формулу пути для равномерного движения протона по окружности со скоростью :

(5)

Подставляя величину радиуса окружности по формуле (3), получаем период обращения протона в магнитном поле:

(6)

С учетом этого выражения формула (4) преобразуется в следующую расчетную формулу шага винтовой линии:

(7)

Вычисляем величину :

.

Задача 41.Альфа-частица со скоростью влетает в скрещенные под прямым углом электростатическое и магнитное поля. Напряженность электрического поля , магнитная индукция Определите ускорение -частицы в момент вхождения ее в область пространства, где существуют поля. Скорость частицы перпендикулярна векторам и , а силы, действующие на -частицу со стороны этих полей, направлены противоположно друг другу.

Дано Решение

Показываем на рис. 72 направление силовых характеристик полей и , в соответствии с условием задачи, и направление электрической и магнитной сил: , поэтому , так как заряд -частицы положительный; по условию задачи. После этого определяем направление вектора скорости частицы – оно должно быть таково, чтобы по правилу левой руки получить направление силы Лоренца, которая уже показана, как направленная противоположно электрической силе (см. рис. 72).

Записываем формулу Лоренца для силы, действующей на заряженную частицу в электрическом и магнитном полях:

(1)

Эта формула отражает принцип суперпозиции сил (независимости их действия). Проекция силы на ось , которая выбрана параллельной вектору напряженности электрического поля , запишется в виде:

(2)

Здесь при записи модуля силы Лоренца учтено, что вектор , поэтому .

Проекцию ускорения на ось определим по второму закону Ньютона:

(3)

Вычисляем ускорение, учитывая, что 1 а.е.м. :

.

Проекция ускорения альфа-частицы на ось положительна, следовательно, ускорение частицы направлено вдоль оси и совпадает по направлению с электрической силой, которая по модулю больше, чем магнитная, в условиях данной задачи.

Задача 42. В скрещенные под прямым углом однородные электрическое и магнитное поля влетает ион. Напряженность магнитного поля , а напряженность электростатического поля . Определите величину и направление вектора скорости , при которых движение иона в этих полях будет прямолинейным и равномерным.

Дано Решение

В области пространства, где совмещены электрическое и магнитное поля, на движущийся ион действуют две силы: электрическая и магнитная – сила Лоренца . Для положительно заряженного иона электрическая сила сонаправлена с напряженностью электрического поля: (рис. 73), так как эта сила

. (1)

Сила Лоренца определяется формулой

(2)

При прямолинейном равномерном движении иона его скорость , а ускорение . Следовательно, в соответствии со вторым законом Ньютона: , – необходимо, чтобы результирующая сила , действующая на заряженную частицу со стороны обоих полей, была равна нулю, т. е. действие электрической и магнитной сил должно быть взаимно скомпенсировано:

(3)

Соответственно, направляем вектор силы Лоренца (см. рис. 73). Вектор скорости иона направлен вдоль линии, перпендикулярной вектору силы Лоренца, так как, согласно векторному произведению (2), . Из двух линий, перпендикулярных оси , вдоль которой направлена сила Лоренца, выбираем для скорости ось , а не , так как в случае сила Лоренца обратилась бы в нуль (см. формулу (2)). Вектор направим в положительном направлении оси , чтобы по правилу левой руки получить заданное направление силы Лоренца (см. рис. 73).

В соответствии с формулой (3), приравниваем модули электрической и магнитной сил:

(4)

Здесь в векторном произведении , так как скорость частицы (см. рис. 73). Из равенства (4) выражаем искомую величину скорости иона:

или . (5)

Здесь магнитная проницаемость вакуума , так как только в вакууме возможно движение ионов без соударений с молекулами среды – воздуха.

Вычисляем скорость иона по расчетной формуле (5):

.

Отметим, что рассмотренное выше движение ионов в скрещенных электрическом и магнитном полях используется в фильтре скоростей, который обычно является составной частью масс-спектрометров и других приборов и устройств. Фильтр предназначен для выделения из пучка ионов частиц с определенной скоростью, величину которой можно рассчитать, как это сделано в решении данной задачи.

Похожие статьи:

poznayka.org

Самостоятельная работа Сила Лоренца

Самостоятельная работа. Сила Лоренца.

1. Определите направление силы Лоренца, если направление скорости и вектора магнитной индукции направлены так, как указано на рисунке. (рис 1)

2. Определите направление силы Лоренца, если направление скорости и вектора магнитной индукции направлены так, как указано на рисунке. (рис 2)

3. Заряженная частица находится между полюсами постоянного магнита. Определить направление силы Лоренца. (рис 3)

4. Поток отрицательно заряженных частиц влетает в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции. На рисунке показано направление силы, действующей на частицы и направление магнитного поля. Укажите направление движения частиц. ( рис 4)

5. В магнитное поле влетает протон и движется по дуге окружности( на рисунке его траектория – сплошная линия)По какой траектории будет лететь электрон, влетев в поле с такой же скоростью? (рис 5)

Рис1

Рис2

Рис3

Рис4

Рис5

1. Определите направление силы Лоренца, если направление скорости и вектора магнитной индукции направлены так, как указано на рисунке. ( рис 1)

2. Определите направление силы Лоренца, если направление скорости и вектора магнитной индукции направлены так, как указано на рисунке. ( рис 2)

3. Заряженная частица находится между полюсами постоянного магнита. Определить направление силы Лоренца. ( рис 3)

4. Поток отрицательно заряженных частиц влетает в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции. На рисунке показано направление силы, действующей на частицы и направление магнитного поля. Укажите направление движения частиц.( рис 4)

5. В магнитное поле влетает электрон и движется по дуге окружности( на рисунке его траектория – сплошная линия)По какой траектории будет лететь протон, влетев в поле с такой же скоростью? ( рис 5)

Рис 1

Рис 2

Рис 3

Рис 4

Рис 5

1. Определите направление силы Лоренца, если направление скорости и вектора магнитной индукции направлены так, как указано на рисунке( рис 1).

2. Определите направление силы Лоренца, если направление скорости и вектора магнитной индукции направлены так, как указано на рисунке( рис 2).

3. Заряженная частица находится между полюсами постоянного магнита. Определить направление силы Лоренца. ( рис 3)

4. Поток отрицательно заряженных частиц влетает в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции. На рисунке показано направление силы, действующей на частицы и направление магнитного поля. Укажите направление движения частиц( рис 4).

5. В магнитное поле влетает электрон и движется по дуге окружности( на рисунке его траектория – сплошная линия)По какой траектории будет лететь протон, влетев в поле с такой же скоростью( рис 5)?

Рис 1

Рис 2

Рис 3

Рис 4

Рис 5

1. Определите направление силы Лоренца, если направление скорости и вектора магнитной индукции направлены так, как указано на рисунке( рис 1).

2. Определите направление силы Лоренца, если направление скорости и вектора магнитной индукции направлены так, как указано на рисунке( рис 2).

3. Заряженная частица находится между полюсами постоянного магнита. Определить направление силы Лоренца. ( рис 3)

4 . Поток отрицательно заряженных частиц влетает в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям магнитной индукции. На рисунке показано направление силы, действующей на частицы и направление магнитного поля. Укажите направление движения частиц( рис 4).

5. В магнитное поле влетает протон и движется по дуге окружности( на рисунке его траектория – сплошная линия)По какой траектории будет лететь электрон, влетев в поле с такой же скоростью( рис 5)?

Рис 1

Рис 2

Рис 3

Рис 4

Рис 5

infourok.ru

Самостоятельная работа по теме «Сила Ампера. Сила Лоренца»

Самостоятельная работа по теме «Сила Ампера. Сила Лоренца»

Вариант 1.

1. В магнитном поле находится проводник с током (рис. 25). Каково направление силы Ампера, действующей на проводник?

А. От читателя. Б. К читателю. В. Равна нулю.

2. Прямолинейный проводник длиной 10 см находится в однородном магнитном поле с индукцией 4 Тл и расположен под углом 30° к вектору магнитной индукции. Чему равна сила, действующая на проводник со стороны магнитного поля, если сила тока в проводнике 3 А?

3. В магнитном поле с индукцией 5 Тл движется электрон со скоростью 104 м/с, направленной перпендикулярно линиям индукции магнитного поля. Чему равен модуль силы, действующей на электрон со стороны магнитного поля?

4. На рисунке 77 показано сечение про­водника с током. Электрический ток на­правлен перпендикулярно плоскости ри­сунка. В каком случае правильно указано направление линий индукции магнитного поля, созданного этим током?

1) рис А 2) рис Б 3) нет правильного ответа

5. В какую сторону отклоняется протон под действием магнитного поля (рис. 29)?

A. Влево. Б. Вправо. B. Вверх.

6. Во всех  вариантах определите направление силы Ампера.

A. Влево. Б. Вправо. B. Вверх. Г. От читателя. Д. К читателю. Е. Равна нулю. Ж) вниз

7. Во всех  вариантах определите направление силы Лоренца

A. Влево. Б. Вправо. B. Вверх. Г. От читателя. Д. К читателю. Е. Равна нулю. Ж) вниз

Самостоятельная работа по теме «Сила Ампера. Сила Лоренца»

Вариант 2.

1.В магнитном поле находится проводник с током (рис. 28). Каково направление силы Ампера, действующей на проводник?

А. От читателя. Б. К читателю. В. Равна нулю.

2. Прямолинейный проводник длиной 5 см находится в однородном магнитном поле с индукцией 5 Тл и расположен под углом 30° к вектору магнитной индукции. Чему равна сила, действующая на проводник со стороны магнитного поля, если сила тока в проводнике 2 А?Рис. №2

3. Определите направление силы. Рис. №2

А → Б. ↓ В. ← Г. ↑

4. В какую сторону отклоняется электрон под действием магнитного поля (рис. 30)? 

А. Влево. Б. Вправо. В. Вверх.

5. В магнитном поле с индукцией 5 Тл движется электрон со скоростью 104 м/с, направленной перпендикулярно линиям индукции магнитного поля. Чему равен модуль силы, действующей на электрон со стороны магнитного поля?

6. Во всех четырех вариантах определите направление силы Ампера

A. Влево. Б. Вправо. B. Вверх. Г. От читателя. Д. К читателю. Е. Равна нулю. Ж) вниз

7. Во всех  вариантах определите направление силы Лоренца

A. Влево. Б. Вправо. B. Вверх. Г. От читателя. Д. К читателю. Е. Равна нулю. Ж) вниз

xn--j1ahfl.xn--p1ai

Сила Лоренца | Все формулы

Сила Лоренца — Сила, с которой, электромагнитное поле действует на точечную заряженную частицу

Направление силы Лоренца определяется по правилу левой руки — Если поставить левую руку так, чтобы перпендикулярная скорости составляющая вектора индукции входила в ладонь, а четыре пальца были бы расположены по направлению скорости движения положительного заряда (или против направления скорости отрицательного заряда), то отогнутый большой палец укажет направление силы Лоренца

Так как сила Лоренца всегда перпендикулярна скорости заряда, то она не совершает работы.

Рассмотрим 2 вида движения заряженных частиц:

1) Если заряженная частица движется параллельно силовым линиям магнитного поля, то Сила Лоренца равняется нулю Fл = 0 , и заряд в магнитном поле движется равномерно и прямолинейно.

2) Если заряженная частица движется перпендикулярно силовым линиям магнитного поля, то сила Лоренца является центростремительной и равна :

Радиус данной окружности будет равен:

В формуле мы использовали :

— Сила Лоренца

— Заряд электрона

— Скорость заряда

— Магнитная индукция

— Угол между вектором магнитной индукцией и вектором скорости

— Центростремительное ускорение

— Радиус окружности

xn--b1agsdjmeuf9e.xn--p1ai

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о