Пособие для самостоятельного обучения решению задач по физике в вузе - Мелёшина А.М.
Скачать (прямая ссылка):
А, проходящий по прямолинейному бесконечно длинному проводнику, на контур
провода в форме квадрата, если проводник расположен в плоскости контура
параллельно двум его сторонам? Длина стороны контура /=40 см, сила тока в
нем 12=2,5 А. Расстояние от прямолинейного тока до ближайшей стороны
контура а = 2 см.
1. Не знаю, как направить ток (256).
2. Сомневаюсь в правильности выбранных мною направлений сил (297).
247
3. Ответ получился неправильный (308).
Задача 54. Электрон, ускоренный разностью потенциалов 300 В, движется
параллельно прямолинейному проводнику на расстоянии 4 мм от него. Какая
сила начнет действовать на электрон, если по проводнику пустить ток 1 = 5
А? Опишите качественно траекторию электрона.
1. Не знаю, с чего начать решение задачи (257).
2. Не понимаю физическую картину движения, описанного в задаче (327).
3. Не могу описать траекторию (334).
Задача 55. Электрон, пройдя ускоряющую разность потенциалов U=400 В,
попал в однородное магнитное поле напряженностью Н=103 А/м, имея скорость
v, направленную перпендикулярно к напряженности Н. Найти траекторию
движения электрона.
1. Не могу определить траекторию, хотя скорость найдена (310).
2. Не помню, что значит однородное поле (328).
3. Не знаю, с чего начать решение задачи (258).
4. Радиус окружности получился не такой, как в ответе (330).
Вывод. Вы получили важный результат: в однородном магнитном поле в
плоскости, перпендикулярной к силовым линиям, заряженная частица движется
по окружности с постоянной скоростью. Радиус этой окружности прямо
пропорционален скорости и обратно пропорционален напряженности (индукции)
поля.
Задача 56. Заряженная частица прошла разность потенциалов и=104 В и
влетела в скрещенные под прямым углом электрическое (Е=10 кВ/м) и
магнитное (В = 0,1 Тл) поля. Найти отношение заряда частицы е к ее массе
т, если, двигаясь перпендикулярно к обоим полям', частица не испытывает
отклонений от прямолинейной траектории.
1. Не знаю, как подойти к решению задачи (311).
2. Не понимаю, как расположены векторы Е, В и v (314).
3. Не могу сообразить, как использовать условие прямолинейности
траектории (259).
Вывод. Отношение заряда частицы к ее массе е/ш - важная характеристика
частицы, которой часто пользуются в атомной и ядерной физике. В этой
задгзче вы познакомились с одной из возможностей экспериментального
оцреде-ления этой характеристики.
?48
Контрольные задачи
Кб. 1. Прямой провод длиной /= 10 см, по которому течет ток 1 = 20 А,
Находится в однородном магнитном поле с индукцией В = 0,11 Тл. Каков угол
а между направлением поля и направлением тока, если на провод действует
сила F = 10 мН?
К6.2. Перпендикулярно к магнитному полю с индукцией В = 0,1 Тл возбуждено
электрическое поле напряженностью Е = 100 кВ/м. Перпендикулярно к обоим
полям движется, не отклоняясь от прямолинейной траектории, заряженная
частица. Вычислить ее скорость.
К6.3. Электрон, прошедший ускоряющую разность потенциалов и=10 В, влетает
в однородное магнитное поле с индукцией В=10"3 Тл перпендикулярно к его
силовым линиям. Определить радиус окружности, описываемой электроном в
магнитном поле.
К6.4. Заряженная частица движется в магнитном поле по окружности со
скоростью 106 м/с. Индукция магнитного поля 0,3 Тл. Радиус окружности 4
см. Найти заряд частицы, если известно, что ее кинетическая энергия равна
12 кэВ.
7. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ. САМОИНДУКЦИЯ
7.1. Если в магнитном поле движется проводник, то на свободные электроны
в нем действует сила Лоренца. Эта сила смещает электроны к одной стороне
проводника, в результате чего возникает неравномерное распределение
зарядов и соответствующая разность потенциалов cpi-ф2. Если такой
проводник замкнуть, в нем потечет электрический ток.
7.2. В формуле силы Лоренца (см. п. 6.4) v - скорость частцы
относительно неподвижного магнитного поля (неподвижных силовых линий).
Если, наоборот, частица неподвижна, а силовые линии индукции
перемещаются, то, согласно принципу относительности, эффект окажется
таким же: на заряд будет действовать сила Лоренца. Движение силовых линий
фактически означает изменение магнитного поля (вектора индукции В).
Поэтому изменение магнитного поля, вообще говоря, приводит к
возникновению в проводнике электрического тока, который называется током
индукции.
7.3. Наличие электрического тока означает, что в проводнике имеется
электрическое поле, создающее ЭДС. Таким образом, при определенных
условиях магнитное поле
249
порождает электрическое. Поскольку и электрическое поле тока порождает
магнитное поле, то в общем случае исследование отдельно электрического и
магнитного полей невозможно. Строго говоря, необходимо описание единого
электромагнитного поля. Такое описание проводится с помощью теории
Максвелла. Законы индукции, о которых идет речь в этом разделе (так же
как и законы Ома, Ампера и др.), являются следствием уравнений Максвелла,
которые связывают между собой характеристики электрических и магнитных
