Мои Конспекты
Главная | Обратная связь

...

Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

На колі всі точки мають однаковий потенціал, отже 9 страница





Помощь в ✍️ написании работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

б) кулонівська сила , співнапрямлена з вектором напруженості електростатичного поля (Q>0).

На рис.3 спрямуємо вектор магнітної індукції вздовж осі Oz, швидкість - в позитивному напрямі осі Ох, тоді і будуть спрямовані так, як показано на рисунку.

Альфа-частинка буде рухатися прямолінійно, якщо геометрична сума сил = буде дорівнювати нулю. В проекції на вісь Оу отримаємо таку рівність (при цьому враховано, що і ):

 

.

Звідки

. (2)

Підставивши цей вираз у формулу (1), отримаємо

. (3)

Проведемо обчислення:

мКл/кг.

Переконаємося в тому, що права частина рівності дає одиницю питомого заряду (Кл/кг) :

Відповідь: мКл/кг.

Задача 10 Чи можна вибрати таку систему відліку, у якій магнітна індукція в просторі навколо провідника зі струмом дорівнювала б нулю?

Відповідь: не можна, оскільки в такій системі відліку електро магнітне поле було б відсутнім, а воно матеріальне і не існувати не може. Тільки в різних системах відліку його прояв різний.

Задача 11 В однорідному горизонтальному магнітному полі в рівновазі знаходиться мідний провідник зі струмом 20 А, розташований перпендикулярно до поля. Яка повинна бути при цьому напруженість поля, якщо переріз провідника дорівнює 2 мм2?

Дано:

I = 20 A

S = 2 мм2 =2∙10-6м2

=8,6∙103кг


- ?

Розв’язання

Модуль сили Ампера dF, що діє на елемент провідника dl зі струмом I, визначається за формулою

,

де В – індукція магнітного поля.

У випадку, коли поле однорідне і провідник прямолінійний, модуль сили Ампера дорівнює:

.

У нашому випадку ,тоді . Ця сила повинна врівноважувати силу тяжіння провідника , тоді

.

При цьому необхідно згадати зв'язок між магнітною індукцією і напруженістю магнітного поля:

,

де μ - магнітна проникність середовища, μ0 - магнітна стала, H - напруженість магнітного поля.

Маса провідника дорівнює: ,

де ρ – густина провідника, S – площа перетину провідника.

У результаті одержуємо:

.

Звідси:

.

Підставляємо у формулу чисельні дані задачі:

(А/м).

Перевіряємо одиниці вимірювання:

[H] = [кг∙м-3∙м∙с-2/м∙кг∙с-2∙А-2∙А] = [А/м].

Відповідь: Н = 6,71 А/м.

 

Задача 12 Електрон, що пройшов пришвидшуючу різницю потенціалів 400 В, попадає в однорідне магнітне поле напруженістю 103 А/м. Визначити радіус кривини траєкторії і частоту обертання електрона в магнітному полі. Вважати, що вектор швидкості перпендикулярний до ліній магнітного поля.

Дано:

U =400 B

H = 103 A/м

R - ?

n - ?

Розв’язання

Радіус кривини траєкторії електрона знаходимо, виходячи з наступних міркувань: на електрон, що рухається у магнітному полі, діє сила Лоренца (дією сили тяжіння можна знехтувати), яка перпендикулярна вектору швидкості і, таким чином, надає електрону нормальне прискорення. За другим законом Ньютона можна записати:

,

де an – нормальне прискорення, або:

, (1)

де e – елементарний заряд, V – швидкість електрона, B – магнітна індукція, m – маса електрона, R – радіус кривини траєкторії електрона, α – кут між напрямком вектора швидкості і вектора (в даному випадку і α = 900, а sinα = 1).

Із формули (1) знаходимо:

(2)

Імпульс m∙v, що входить до рівності (2), можна виразити через кінетичну енергію T електрона:

. (3)

Але кінетична енергія електрона, що пройшов пришвидшуючу різницю потенціалів U, визначається з рівності

.

Підставляючи цей вираз Т у формулу (3), одержимо:

.

Магнітну індукцію можна виразити через напруженість магнітного поля у вакуумі співвідношенням:

,

де μ0 – магнітна стала.

Якщо підставити знайдені вирази B і m∙V у формулу (2), знайдемо:

. (4)

Виразимо всі величини, що входять у формулу (4), в одиницях системи СІ: me =9,11∙10-31 кг, e=1,60∙10-19 Кл, U = 400 B, μ0 = 4∙π∙10-7 Гн/м, H = 103 А/м.

Підставимо ці значення у формулу (4) і виконаємо обчислення:

м.

Для визначення частоти обертання скористаємось формулою, що зв’язує частоту зі швидкістю і радіусом:

(5)

Скориставшись виразом (2) для радіуса кривини, з формули (5) отримуємо:

.

За цією формулою одержимо чисельне значення частоти:

-1).

Перевірка одиниць вимірювання:

[n] =[Гн∙ Кл ∙А/м∙ м∙ кг] = [Ом∙с∙Кл∙А/м2∙кг] = [В∙с∙Кл∙А/А∙м2∙кг] = [Дж∙с/м2∙кг] = [кг∙м2∙с/с2∙м2∙кг] = [с-1]

Відповідь: R = 5,37∙10-2 м, n = 3,52∙107 c-1.

ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО І ОЦІНЮВАННЯ РІВНЯ ЗНАНЬ:

Розв’язування задач:

Контрольна робота по темі «Розв’язування задач на магнітне поле струму

та його основні характеристики» включає розділи: «Електрична і магнітна взаємодія. Індукція магнітного поля», «Сила Ампера. Сила Лоренца. Магнітні властивості речовини».

Робота складається з 10 рівноправних рівневих варіантів, вона включає: алгоритм розв'язування розрахункових задач, еталонний варіант з відповідями, відповіді до варіантів, довідникові таблиці, необхідні для якісного розв'язування якісних і кількісних задач. Кожний варіант включає дев’ять завдань, розташованих у порядку зростання складності.

При оцінці роботи керуються наступними критеріями :

Середній рівень:кожне завдання ( правильне розв'язання та відповіді) 2 бали.

Достатній рівень:кожне завдання ( правильне розв'язання та відповіді) – 3 бали.

Високий рівень:кожне завдання ( правильне розв'язання та відповіді) – 5 балів.

Завдання, у яких потрібне повне оформлення розв'язування, можуть бути виконані частково (не закінчені обчислення, розв'язання містить помилку чи описку, є недостатньо обґрунтованими тощо), у цьому разі студент одержує за завдання кількість балів меншу від зазначеного максимального бала.

 

 

Остаточна оцінка визначається за таблицею

Оцінка  
Бали 1-2   3-4 5-6 7-8 9-10 11-12 13-14 15-17 18-20
                           

 

Варіант 1.

. Силовою характеристикою магнітного поля є…

А. Вектор магнітної індукції;

Б. Магнітна проникність;

В. Магнітний потік;

Г. Сила Лоренца;

Д.Правильної відповіді не подано.

. За якою формулою визначається модуль сили Ампера?

А.F=B|q|Ʋsinα;Б.F=qE;

В.F=BIΔlsinα;Г.F=µN;

Д.Правильної відповіді не подано.

. Вкажіть напрям вектора магнітної індукції всередині магнітної стрілки:

А. Від її північного полюсу до південного;

Б. Від її південного полюсу до північного;

В. Уздовж лінії, що розділяє стрілку пополам;

Г. Перпендикулярно до площини стрілки;

Д. Правильної відповіді не подано.

4с.Провідник, по якому тече струм силою 5А, розміщений у магнітному полі з індукцією 10 млТл. Кут між напрямом струму і вектором магнітної індукції поля 60°. Знайдіть довжину провідника, якщо якщо поле діє на нього з силою 20 мН.

А. Від 0,2 м до 0,4 м;Б. Від 0,4м до 0,6 м;

В. Від 0,6 м до 0,8 м;Г. Від 0,8 м до 1 м;

Д. Правильної відповіді не подано.

. Соленоїд із чавунним сердечником, переріз якого 20 см ², пронизує магнітний потік 2 мВб. Яка величина магнітної індукції у чавуні?

А. 1 Тл;Б. 2 Тл;

В. 3 Тл;Г. 4 Тл;

Д. Правильної відповіді не подано.

. Котушка площею 40 см² з 200 витками тонкого дроту розміщена в однорідному магнітному полі з індукцією 5 мТл. Визначте максимальний механічний момент, що діє на котушку , коли у ній протікає струм 1А:

А. 4•10-5 Н·м;Б. 4•10-4 Н·м;

В. 4•10-3 Н·м;Г. 4•10-2 Н·м;

Д. Правильної відповіді не подано.

. Електрон і протон, віддалені один від одного на значну відстань, розміщені в однорідному магнітному полі. Знаючи, що кожен з них рухається під дією сили Лоренца по колу, визначте відношення кутових швидкостей. Маса протона в 1836 разів більша від маси електрона.

А. ωр=1836ωе;

Б. ωа=1836ωе;

В. ωр=18362 ωе;

Г. ωа=18362 ωе;

Д.Правильної відповіді не подано.

. Електрон описує в однорідному магнітному полі коло радіуса 4 мм. Знайдіть індукцію магнітного поля, якщо швидкість електрона 3,5 ·106 м/с.

А.20 мТл;Б.50 мТл;

В.2 мТл;Г.5 мТл;

Д.Правильної відповіді не подано.

9в.Прямий провідник вагою 0,1 Н підвішено горизонтально на двох тонких дротинках. Центральна частина провідника довжиною 0,2 м знаходиться в однорідному магнітному полі з індукцією 0,1 Тл ( вектор магнітної індукції напрямлено вертикально). На який кут від вертикалі відхиляються дротинки, що підтримують провідник, якщо по ньому пропустити струм 2 А?

 

Варіант 2.

. Фізична величина, яка характеризує магнітні властивості речовин, називається…

А. Діелектричною проникністю середовища;

Б. Магнітною індукцією;

В. Магнітним потоком;

Г. Магнітною проникністю середовища;

Д. Правильної відповіді не подано.

. Вкажіть, чим створюється магнітне поле:

А. магнітним потоком;

Б. нерухомими електричними зарядами;

В. рухомими електричними зарядами;

Г. металами;

Д. Правильної відповіді не подано.

. Яке співвідношення є математичним виразом модуля сили Ампера?

А. F=|q|·B·ʋ·sin α;Б. F=µ·N;

В. F= q·Ε;Г. F= B·I·Δl·sin α;

Д. Правильної відповіді не подано.

4с.На прямолінійний провідник завдовжки 1,4 м, що міститься в однорідному полі з індукцією 250 мТл, діє сила 2,1 Н. Визначте кут між напрямом сили у провіднику і напрямом ліній магнітної індукції, якщо сила струму в провіднику 12 А.

А. 15°;Б. 30°;

В. 45°;Г. 60°;

Д. Правильної відповіді не подано.

. На рамку площею 200 см² зі струмом 2 А, розміщену в однорідному магнітному полі, діє максимальний обертальний момент 4·10-5 Н·м. Визначте модуль вектора магнітної індукції:

А. 1 мТл;Б. 2 мТл;

В. З мТл;Г. 4 мТл;

Д. Правильної відповіді не подано.

. Електрон влітає в однорідне магнітне поле, індукція якого 2 мТл у вакуумі, зі швидкістю 500 км/с, перпендикулярно до ліній індукції. Визначте радіус кола, по якому він рухається.

А. 1,4 мм;Б. 2,4 мм;

В. З,4 мм;Г. 4,4 мм;

Д. Правильної відповіді не подано.

. Яку роботу виконує однорідне магнітне поле з індукцією 1,5·10-² Тл під час переміщення на відстань 20 см провідника завдовжки 2 м, по якому проходить струм 10 А? Переміщення здійснюється в напрямі дії сили. Провідник розміщений під кутом 30° до напряму поля.

А. 20 мДж;Б. 30 мДж;

В. 40 мДж;Г. 50 мДж;

Д. Правильної відповіді не подано.

. Електрон влетів в однорідне магнітне поле з індукцією 1 мТл і описав коло радіусом 1 см. Яка швидкість електрона?

А. Від 400 км/с до 900 км/с;

Б. Від 1000 км/с до 1400 км/с;

В. Від 1500 км/с до 2000 км/с;

Г. Від 2100 км/с до 2500 км/с;

Д. Правильної відповіді не подано.

9в.Електрон описує в магнітному полі гвинтову лінію з радіусом 4 мм. Знайдіть крок гвинтової лінії, якщо вектор швидкості складає кут 30° з вектором магнітної індукції.

 

Варіант 3.

. Закінчіть речення: «Лінії магнітної індукції відрізняються від ліній напруженості електростатичного поля тим, що вони…»

А. не мають напряму;

Б. перетинаються одна з одною;

В. замкнуті;

Г. починаються на північному полюсі магніту, закінчуються на південному;

Д.Правильної відповіді не подано.

. Сила Лоренца – це сила, з якою магнітне поле діє на…

А.Електричний заряд, який рухається;

Б.Провідник зі струмом;

В.Нерухомий електричний заряд;

Г.Нерухомий магнітний заряд;

Д.Правильної відповіді не подано.

. Яка формула є визначенням магнітного потоку?

А. Ф= ;

Б. Ф=BS cosα;

В. Ф= ;

Г. Ф= ;

Д. Правильної відповіді не подано.

4с.Визначте силу струму в котушці з індуктивністю 40 мГн, щоб енергія струму була 1 Дж

А. 50 А; Б. 7,07 А;

В. 25 А;Г. 3,04 А;

Д. Правильної відповіді не подано.

. На прямолінійний провідник зі струмом силою 2 А в однорідному магнітному полі діє сила 40 мН. Визначте індукцію магнітного поля, якщо довжина провідника 50 см і він розміщений під кутом 30° до ліній магнітної індукції.

А. 0,5 Тл;Б. 1 Тл;

В. 1,5 Тл;Г. 2 Тл;

Д. Правильної відповіді не подано.

. Визначте магнітний потік, що проходить через рамку, розміри якої дорівнюють 20˟15 см і яка розмішена перпендикулярно до ліній індукції однорідного магнітного поля, з індукцією 4 мТл у повітрі.

А. 0,13 мВб;Б. 1,3 мВб;

В. 13 мВб;Г. 130 мВб;

Д. Правильної відповіді не подано.

. Для переміщення на 0,25 м провідника завдовжки 0,4 м в однорідному магнітному полі з індукцією 1,25 Тл було виконано роботу 2,5 Дж. Який струм проходив по провіднику, якщо він рухався перпендикулярно до поля?

А. 5 А;Б. 10 А;

В.15А;Г. 20А;

Д.Правильної відповіді не подано.

. Електрон влетів в однорідне магнітне поле з індукцією 10-3 Тл і описав коло. Знайдіть період обертання електрона.

А.Менше ніж 5 нс;

Б.Від 5 нс до 25 нс;

В.Від 25 нс до 50 нс;

Г.Більше 50 нс;

Д.Правильної відповіді не подано.

9в.Електрон, що влетів в однорідне магнітне поле під кутом 60° до ліній магнітної індукції, рухається по гвинтовій лінії діаметром 10 см з періодом 6 60 мкс. Визначіть швидкість електрона.

 

Варіант 4.

. Фізична величина, що характеризує магнітні властивості речовини, називається…

А. Діелектричною проникністю середовища;

Б. Магнітною проникністю середовища;

В. Магнітною індукцією;

Г. Магнітним потоком;

Д.Правильної відповіді не подано.

. Закінчіть речення: « Магнітна проникність діамагнетиків…»

А. дорівнює 1;

Б. дещо менша 1;

В. менша 0;

Г.значно більша 1;

Д.Правильної відповіді не подано.

. За якою формулою визначається модуль сили Лоренца?

А. F=B|q|ʋ sinα; Б. F=E q;

В. F=BIΔl sin α;Г. F=µN;

Д. Правильної відповіді не подано.

4с.Визначте силу, що діє на провідник завдовжки 10 см зі струмом 0,2 А, розміщений під кутом 45° до ліній однорідного поля з індукцією 8 мТл:

А. 0,1 мН; Б. 0,2 мН;

В. 0,3 мН; Г. 0,4 мН;

Д. Правильної відповіді не подано.

. На рамку площею 100 см², по якій проходить струм 10 А, діє у магнітному полі максимальний механічний момент 2·10-5 Нм. Визначте модуль вектора магнітної індукції.

А. 5 мТл;Б. 10 мТл;

В. 15 мТл;Г. 20 мТл;

Д. Правильної відповіді не подано.

. Електрон рухається по колу радіусом 1,5 см в однорідному магнітному полі, індукція якого 0,01 Тл. Визначте швидкість електрона.

А. 1·10-7 м/с;Б. 1,6 10-7 м/с;

В. 2,6 10-7 м/с;Г. 3,6 10-7 м/с;

Д. Правильної відповіді не подано.

. В електронному магнітному полі з індукцією 0,4 Тл рівномірно рухається провідник завдовжки 20 см в напрямку, перпендикулярному до поля, перетинаючи за 5 с магнітний потік 0,18 Вб. З якою швидкістю рухається провідник?

А. 25 см/с;Б. 30 см/с;

В. 35 см/с;Г. 40 см/с;

Д. Правильної відповіді не подано.

. Знайдіть кінетичну енергію протона, що рухається по колу радіуса 6 см у магнітному полі, індукція якого дорівнює 0,1 Тл. Відповідь надайте в електрон-вольтах.

А. Від 1 кеВ до 5 кеВ;

Б. Від 5 кеВ до 50 кеВ;

В. Від 50 кеВ до 100 кеВ;

Г. Більше 100 кеВ;

Д. Правильної відповіді не подано.

. Горизонтальний провідник масою 10 г і довжиною 10 см висить на гнучких провідних невагомих підвісах. На нього діє однорідне магнітне поле. Вектор магнітної індукції напрямлено вертикально, сила струму в провіднику 10 А. Підвіси відхилилися на 30° від вертикалі ( самі підвіси знаходяться поза магнітним полем). Знайдіть модуль вектора магнітної індукції.

 

Варіант 5.

. Лінії магнітної індукції відрізняються від ліній напруженості електростатичного поля тим, що вони…

А. Перетинаються одна з одною;

Б. Починаються на південному полюсі магніту;

В. Закінчуються на північному полюсі магніту;

Г. Починаються на магнітних зарядах;

Д.Правильної відповіді не подано.

. Виберіть магнітну сталу:

А. 6,02·1023 Ф/м;Б. 4π·10-7 Гн/м;

В. 8,85·10-12 Ф/м;Г.2π·10-7 Гн/м;

Д.Правильної відповіді не подано.

. Феромагнетики поділяються на…

А. М’які і тверді;Б. М’якуваті і тверді;

В. М’які і твердуваті;Г. Тверді і рідкі;

Д. Правильної відповіді не подано.

4с.Визначте індукцію магнітного поля у котушці з 200 витків дроту у повітрі. Струм у котушці 2 А, а довжина котушки 40 см.

А. 10,56 мкТл;Б. 11,56 мкТл;

В. 12,56 мкТл; Г. 13,56 мкТл;

Д. Правильної відповіді не подано.

. В однорідному магнітному полі протон рухається зі швидкістю 103 км/с перпендикулярно до магнітного поля з індукцією 10 Тл. Визначте радіус кола, по якому він рухається.

А. 1 мм;Б. 2 мм;

В. 3 мм;Г. 4 мм;

Д. Правильної відповіді не подано.

. На прямолінійний провідник завдовжки 0,4 м, що знаходиться в однорідному магнітному полі з індукцією 0,5 мТл, діє сила 0,12 мН. Визначте кут між напрямом струму в провіднику та напрямом ліній магнітної індукції, якщо сила струму в провіднику дорівнює 1,2 А:

А. 0°;Б. 30°;

В. 45°;Г. 60°;

Д. Правильної відповіді не подано.

. В однорідне магнітне поле з індукцією 10 мТл перпендикулярно до ліній індукції влітає електрон з кінетичною енергією 7,5 кеВ. Який радіус руху електрона?

А. Менше ніж 1 см;

Б. Від 1 см до 5 см;

В. Від 5 см до 8 см;

Г. Більше 8 см;

Д. Правильної відповіді не подано.

. В однорідному магнітному полі з індукцією 0,5 Тл рівномірно рухається провідник завдовжки 50 см зі швидкістю 30 см/с, спрямованою перпендикулярно до поля. Який магнітний потік «підмітає» провідник за 10 с?

А. 550 мТл;Б. 650 мТл;

В. 750 мТл;Г. 850 мТл;

Д. Правильної відповіді не подано.

. Протон розганяється зі стану спокою в електричному полі з різницею потенціалів 1,5 кВ і влітає в однорідне магнітне поле перпендикулярно до ліній магнітної індукції. У магнітному полі він рухається по дузі кола радіусом 60 см. Визначіть модуль вектора магнітної індукції.

 

Варіант 6.

1с.Провідники, вздовж яких протікає електричний струм в один бік,…

Доверь свою работу ✍️ кандидату наук!
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой



Поиск по сайту:







©2015-2020 mykonspekts.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.