Физика. Теория. Методика. Задачи - Демков В.П.
Скачать (прямая ссылка):
постоянного тока, при котором за время, равное периоду синусоидального
тока, во внешней цепи выделится такое же количество теплоты.) Аналогично
величина
= (14-50)
называется действующим (или эффективным) значением напряжения.
Выражение для средней мощности (14.47) через действующие значения силы
тока и напряжения примет вид
N=IaUa совф (14.51)
Рекомендации по решению задач
В задачах на расчет индукции магнитного поля, создаваемого несколькими
токами, обязательно нужно использовать рисунок, иа котором требуется
изобразить векторы индукции отдельных токов в рассматриваемых точках
поля. При этом особое внимание следует обратить на направление векторов
индукции. В общем случае для определения направления вектора индукции
произвольного прямолинейного участка с током можно воспользоваться
правилом буравчика. Поскольку в рамках школьного курса физики изучаются
магнитные поля лишь бесконечно длинных прямолинейных и круговых токов, то
достаточно запомнить, как направлены векторы индукции этих токов (см.
рис. 14.5, 14.6). Определив направления векторов индукции всех токов,
далее нужно найти их количественные значения в рассматриваемой
точке поля по известным формулам (14.3) или (14.4)-(14.5) и
вычислить индук-
цию магнитного поля, создаваемого всеми токами, воспользовавшись
принципом суперпозиции (14.1).
479
Большую часть задач по магнетизму составляют задачи, связанные с
определением силового действия магнитного поля на движущиеся заряды и
токи.
При решении задач иа движение заряженных частиц в магнитных полях нужно
помнить, что:
- если вектор скорости частицы не параллелен вектору индукции
магнитного поля, то частица будет двигаться вокруг силовой линии;
- если скорость частицы перпендикулярна линиям индукции, то ее
траекторией будет окружность постоянного радиуса;
. - если скорость частицы направлена под некоторым углом к линиям
индукции, то ее траекторией будет цилиндрическая спираль;
- независимо от направления скорости частицы и направления магнитного
поля сила Лоренца не меняет величину скорости частицы.
При решении таких задач можно придерживаться следующей
последовательности:
1) сделать чертеж, на котором изобразить силовые линни магнитного поля
и вектор начальной скорости частицы;
2) если начальная скорость частицы направлена под углом к линиям
индукции магнитного поля, то ее следует разложить на две составляющие,
одна из которых должна быть направлена перпендикулярно векторам индукции,
а вторая он - параллельно им. Такое разложение позволяет представить
достаточно сложное движение частицы в магнитном поле в виде наложения
двух более простых: наличие составляющей их проводит к движению по
окружности постоянного радиуса, а наличие иц - к прямолинейному движению
вдоль силовых линий поля;
3) изобразить силы, действующие на частицу в произвольный момент
движения. Для определения направления силы Лоренца следует
воспользоваться правилом левой руки, которую нужио расположить так, чтобы
силовые линии поля входили в ладонь, а пальцы были направлены по
составляющей скорости частицы; если частица имеет положительный заряд, то
отогнутый большой палец укажет направление силы Лоренца; если заряд
отрицательный, то сила Лоренца будет направлена в противоположную
сторону;
4) ввести сопровождающую систему отсчета, направив одну из осей
системы координат по составляющей Ох скорости частицы, вторую - по
составляющей иц, третью (обычно в такой оси нет необходимости) -
перпендикулярно первым двум;
5) записать уравнение второго закона Ньютона в проекции на оси
выбранной системы координат, дополнив их развернутыми выражениями для
сил, действующих на частицу;
6) при необходимости записать уравнения кинематики и решить систему
уравнений.
При решении задач, в которых рассматривается движение проводников с током
в магнитном поле, можно воспользоваться рекомендациями, предложенными в
§1-5-8, поскольку эти задачи ничем принципиально ие отличаются от задач
механики; единственное отличие, которое может быть, это наличие силы
Ампера. При известных токах, текущих в проводниках (если же токи
неизвестны, то дня их определения следует воспользоваться законами
постоянного тока), и индукции магнитного поля (если она неизвестна, то ее
требуется предварительно рассчитать) величину силы Ампера можно найти по
формуле (14.8), а ее направление - по правилу левой руки. Если в задаче
рассматривается контур с током или его часть, то значение силы Ампера и
ее направление следует иайти для всех прямолинейных проводников. Следует
помнить, что контур с током в магнитном поле силы Ампера будут
растягивать или сжимать (но не то и другое одновременно), и если
плоскость контура не перпендикулярна линиям индукции, то на контур будет
действовать механический момеит сил Ампера (14.13), разворачивающий
контур так, чтобы расположить его в плоскости, перпендикулярной силовым
линиям.
Самую сложную часть задач этого параграфа составляют задачи на закон
